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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Walzspaltregelung an
hydraulischen Anstellungen, umfassend eine Einrichtung zur Messung
des Walzspaltes zwischen den Arbeitswalzen eines Kalt- oder Warmwalzgerüstes
für das Auswalzen von schmalen oder breiten Metallbändern,
insbesondere von NE-Metallbändern, mittels wenigstens einem
in einem Gehäuse angeordneten Positionsgeber insbesondere
in Form von magnetostriktiven Sensoren, dessen Signal an die den
Walzspalt beeinflussende Steuerung der hydraulischen Anstellungen
weiterleitbar ist, wobei der Positionsgeber mit einem ebenfalls in
dem Gehäuse angeordneten wenigstens einen Magneten zusammenwirkt.
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Aus
dem Stand der Technik sind dazu zum einen solche Lösungen
bekannt, bei denen aus Gründen der Messgenauigkeit magnetoresistive Sensoren
als Positionsgeber zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen
eingesetzt werden. Diese magnetoresistiven Sensoren sind im Vergleich zu
magnetostriktiven Sensoren teuer, außerdem ist hier in
der Regel ein Abgleich mit einem Oszilloskop notwendig. Zum anderen
sind solche Lösungen bekannt, bei denen an mechanischen
sowie auch an hydraulischen Anstellungen magnetostriktiven Sensoren
eingesetzt werden. Nachteilig bei diesen Lösungen ist,
dass unerwünschte Relativbewegungen zwischen Positionsgeber
und Magnet Messabweichungen verursachen. Um diese Relativbewegungen auszugleichen,
sind auch modifizierte Ausführungen dazu bekannt, bei denen
sich allerdings erhöhter mechanischer Ver schleiß zeigte.
Bei diesen Ausführungen war auch wegen der filigranen Mechanik
oft keine praxisgerechte Montage möglich. Bezüglich
dieser Ausführungsformen mit magnetostriktiven Sensoren
sei dazu auf folgende Druckschriften verwiesen:
Die
EP 0 044 222 B1 bezieht
sich auf ein Walzgerüst mit einem festen Teil, einem gegenüber
diesem linear bewegbaren Teil und einem elektrischen Wandler zur Anzeige
der Position des bewegbaren Teils gegenüber dem festen
Teil. Es weist dabei der Wandler ein an einem der Teile befestigtes,
längliches magnetostriktives Element, einen elektronischen
Sender zum Aussenden magnetostriktiver Signale in das Element, einen
elektronischen Empfänger für den Empfang von entlang
dem Element zurückreflektierter magnetostriktiver Signale,
an dem anderen Teil befestigte und dem Element zugeordnete magnetische Mittel
zum Erzeugen eines Magnetfeldes, welches die entlang des Elementes
gesendeten Signale zurück zu dem Empfänger reflektiert,
und schließlich Zeitmessmittel auf, die das Zeitintervall
zwischen dem Aussenden und dem Empfang der Signale messen, welches
repräsentativ für die Trennung der genannten Teile
ist. In bevorzugter Ausgestaltung sind dabei der Sender und der
Empfänger innerhalb eines Gehäuses am einen Ende
des Elementes angeordnet. Dabei ist bevorzugt das Element stationär
und erstreckt sich in eine Bohrung einer zum Anheben und Absenken
eines bewegbaren Teils des Walzgerüstes dienenden Spindel
hinein und die magnetischen Mittel sind an der Spindel befestigt.
Das bewegliche Teil und das feste Teil sind bei einer Ausführungsform
von entsprechenden Teilen eines hydraulischen Stempels gebildet,
welcher ein Teil des Walzgerüstes ist. Ein wesentlicher
Vorteil dieser Anordnung soll insbesondere darin bestehen, dass
zwischen festen und beweglichen Teilen kein Kontakt nötig
ist, wenn die Messung gemacht wird.
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Die
DE 102 02 526 A1 bezieht
sich auf eine Einrichtung zur Messung des Walzspaltes zwischen den
Arbeitswalzen eines Kalt- oder Warmwalzgerüstes für
das Auswalzen von schmalen oder breiten Metallbändern,
insbesondere von NE-Metallbändern, mittels Walzspaltgebern
in Form von Messtastern, Weggebern, elektrisch-hydraulischen Wandlern,
magnetostriktiven Wandlern und dgl., deren Signal als Walzspalt-Sollwert
an die Servoventile der Druckölsteuerung für die
den Walzspalt beeinflussenden Kolben-Zylinder-Einheiten weiterleitbar
ist. Dabei ist gemäß einer ersten hier relevanten
Variante der Positions- oder Weggeber in zumindest einem Biegezylinder
für die Arbeitswalzen zur indirekten Walzspalt-Referenzmessung über
die positiv oder negativ wirkenden Biegezylinder vorgesehen. Die
Walzspalt-Referenzwerte sind dabei bevorzugt der hydraulischen Walzenanstellung
aufschaltbar, wobei der Walzspalt über die Walzenanstellung
und/oder über das Biegen der Arbeitswalzen ausregelbar
ist. In konstruktiver Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein,
dass der Positions- oder Weggeber eine Zylinderbuchse durchdringt,
an deren Stirnseite ein Magnet für die Geberstange des
magnetostriktiven Wandlers in einem zentrischen Hohlraum des Kolbens
für den Biegezylinder angeordnet ist und dass die Geberstange,
die Kolbenstange des Biegezylinders durchdringend, in einer axialen
Mittelbohrung der Kolbenstange verläuft, die an einer Entlüftungsbohrung
endet. Mit einer derartigen Ausbildung soll insbesondere eine auch
für solche Fälle des seitlichen Bandverlaufes
geeignete Walzspaltmessung geschaffen werden, die zudem geschützt
und wartungsarm ausgebildet ist.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten
Anordnungen unter Beibehaltung der bisherigen Vorteile in der Weise zu
verbessern bzw. weiterzuentwickeln, dass die zuvor beschriebenen
Nachteile vermieden werden, wobei insbesondere eine hinreichende
Messgenauigkeit zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen
dadurch erreicht werden soll, dass die systembedingten Messunsicherheiten
magnetostriktiver Sensoren minimiert werden. Es soll außerdem
eine praxisgerechte Montage der gewünschten Anordnung möglich
sein.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass das Gehäuse als ein eine im Wesentlichen zentrische
Führung des Positionsgebers in Bezug auf den Magneten bereitstellendes
Schutzgehäuse ausgebildet ist.
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Auf
diese Weise wird erstmalig mit einfachen Mitteln eine solche Anordnung
zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen, das heißt
Anstellzylindern zum Einstellen des Walzspalts, geschaffen, bei
der die systembedingten Messunsicherheiten magnetostriktiver Sensoren
durch ein spezielles Schutzgehäuse minimiert werden, es
ist dabei außerdem eine praxisgerechte Montage dieser Anordnung möglich.
Es findet dabei ein Ausgleich von unerwünschten Relativbewegungen
zwischen Positionsmagnet und magnetostriktivem Sensor und somit eine
Minimierung der Messunsicherheit statt. Weitere Vorteile ergeben
sich in einer berührungslosen Messung, d. h., es findet
kein Kontakt zwischen Messstab und Positionsmagnet statt und somit
kein mechanischer Verschleiß. Außerdem können
der Sensor und das Gehäuse als komplette Einheit getauscht
werden, wodurch sich eben eine praxisgerechte Montage ergibt. Durch
die erfindungsgemäße Anordnung ergeben sich für
den Anwender weitere Vorteile, hinsichtlich einer Bereitstellung
eines Alternativproduktes zu magnetoresistiven Sensoren, einer Austauschbarkeit
(Umrüstung auf magnetostriktive Sensoren ohne mechanische
Bearbeitung des Zylinders möglich), einfacheres Handling
des Sensors (z. B. entfällt ein Abgleich mit Oszillograph)
und Preisvorteile im Vergleich zum magnetoresistiven Sensoren. Daraus
ergeben sich auch Vorteile hinsichtlich kürzerer Wechselzeiten
und der Ausbildung einer robusten Sensoreinheit.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
besteht das Schutzgehäuse außenseitig im Wesentlichen
aus einem Führungsrohr und einer vorzugsweise selbstschmierenden Führungsbuchse.
Dabei weist vorzugsweise das Führungsrohr unterseitig eine
Schutzhülse auf, die abschlussseitig vorzugsweise mit einem
Deckel verschließbar ist.
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Nach
einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der vorliegenden Erfindung
ist vorgesehen, dass der Positionsgeber von unten in das Führungsrohr eingeschraubt
ausgebildet ist.
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Es
empfiehlt sich nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der vorliegenden
Erfindung, dass innenseitig im Führungsrohr ein Führungskolben
zentrisch gleitend angeordnet ist. Der Führungskolben wirkt
dabei zweckmäßig oberseitig mit einem vorzugsweise
mit diesem verschraubtem Druckstößel zusammen.
Dabei empfiehlt es sich, dass in dem mit dem Führungskolben
zusammenwirkenden Druckstößel der mit dem Positionsgeber
zusammenwirkende Magnet angeordnet ist. In bevorzugter Ausgestaltung
sind dabei in dem Druckstößel neben dem Magnet
eine Arretierschraube und vorzugsweise eine Distanzscheibe angeordnet.
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Zweckmäßig
ist es nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der vorliegenden
Erfindung, dass zwischen dem Führungsrohr und dem Führungskolben
eine Federeinrichtung, vorzugsweise eine Druckfeder, im Wesentlichen
zentrisch angeordnet ist. Dabei empfiehlt es sich nach einem letzten Ausgestaltungsmerkmal
der vorliegenden Erfindung, dass als Anlage für den Druckstößel
ein an einer Geberplatte des Anstellzylinders angeordnetes Druckstück
vorgesehen ist.
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Die
Erfindung ist in den Figuren der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt. Es zeigt:
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1 eine
schematische Schnittansicht des Schutzgehäuses der erfindungsgemäßen
Anordnung zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung zur Walzspaltregelung
an hydraulischen Anstellungen ist generell mit 10 bezeichnet.
Die Anordnung 10 zur Walzspaltregelung umfasst eine Einrichtung 11 zur
Messung des Walzspaltes zwischen den Arbeitswalzen eines Kalt- oder
Warmwalzgerüstes für das Auswalzen von schmalen
oder breiten Metallbändern, insbesondere von NE-Metallbändern,
mittels wenigstens einem in einem Gehäuse 12 angeordneten
Positionsgeber 13, insbesondere in Form von magnetostriktiven
Sensoren, dessen Signal an die den Walzspalt beeinflussende Steuerung
der hydraulischen Anstellungen weiterleitbar ist, wobei der Positionsgeber 13 mit
einem ebenfalls in dem Gehäuse 12 angeordneten
wenigstens einen Magneten 14 zusammenwirkt. Eine hinreichende
Messgenauigkeit zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen
wird dadurch erreicht, dass die systembedingten Messunsicherheiten
magnetostriktiver Sensoren minimiert werden, indem das Gehäuse 12 als
ein eine im wesentlichen zentrische Führung des Positionsgebers 13 in
Bezug auf den Magneten 14 bereitstellendes Schutzgehäuse 20 ausgebildet
ist. Es sei dazu zunächst auf die 1 der Zeichnung
verwiesen, mit einer schematischen Schnittansicht des Schutzgehäuses 20 der
erfindungsgemäßen Anordnung 10 zur Walzspaltregelung.
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Die
Anordnung 20 ist einfach und praxisgerecht zu montieren.
Sie ermöglicht einen Ausgleich von unerwünschten
Relativbewegungen zwischen Positionsmagnet 14 und magnetostriktivem
Sensor und somit eine Minimierung der Messunsicherheit. Weitere
Vorteile ergeben sich in einer berührungslosen Messung,
d. h., es findet kein Kontakt zwischen Messstab und Positionsmagnet 14 statt
und somit kein mechanischer Verschleiß. Außerdem
können der Sensor und das Gehäuse als komplette
Einheit getauscht werden, wodurch sich eben eine praxisgerechte
Montage ergibt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung 10 ergeben
sich für den Anwender weitere Vorteile, hinsichtlich einer
Bereitstellung eines Alternativproduktes zu magnetoresistiven Sensoren, einer
Austauschbarkeit (Umrüstung auf magnetostriktive Sensoren
ohne mechanische Bearbeitung des Zylinders möglich), einfacheres
Handling des Sensors (z. B. entfällt ein Abgleich mit Oszillo graph) und
Preisvorteile im Vergleich zum magnetoresistiven Sensoren. Daraus
ergeben sich auch Vorteile hinsichtlich kürzerer Wechselzeiten
und der Ausbildung einer robusten Sensoreinheit. Das Schutzgehäuse 20 dient
außerdem als Schutz vor Verschmutzungen (z. B. Zunderpartikel),
die zum Klemmen bzw. Ausfall des Wegmesssystems führen
können.
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Nachfolgend
wird der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen
Anordnung 10 im Detail beschrieben. Das Schutzgehäuse 20 wird
mit Hilfe eines zweiteiligen Halters 31 z. B. an einem
Zylinder montiert und besteht außenseitig im Wesentlichen aus
einem Führungsrohr 21 und einer vorzugsweise selbstschmierenden
Führungsbuchse 22. Dabei weist das Führungsrohr 21 unterseitig
eine Schutzhülse 23 auf, die abschlussseitig mit
einem Deckel 24 verschließbar ist. Die Schutzhülse 23 und
der Deckel 24 sind dabei mit einem O-Ring abgedichtet.
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Der
Positionsgeber 13 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
von unten in das Führungsrohr 21 über
eine Verschraubung 32 eingeschraubt ausgebildet, siehe 1.
Die Verkabelung durch die Schutzhülse 23 und die
Verschraubung 32 kann dabei durch einen Schutzschlauch
in den Klemmkasten geführt werden. Innenseitig im Führungsrohr 21 ist ein
Führungskolben 25 zentrisch gleitend angeordnet.
Der Führungskolben 25 wirkt dabei oberseitig mit einem
mit diesem verschraubtem Druckstößel 26 zusammen,
zur Abdichtung dient wieder ein O-Ring. In dem mit dem Führungskolben 25 zusammenwirkenden
Druckstößel 26 ist der mit dem Positionsgeber 13 zusammenwirkende
Magnet 14 angeordnet. Dabei sind in dem Druckstößel 26 neben
dem Magnet 14 eine Arretierschraube 27 und eine
Distanzscheibe 28 angeordnet, es werden dabei vor der Verschraubung von
Führungskolben 25 und Druckstößel 26 in
dem Druckstößel 26 der Magnet 14,
die Arretierschraube 27 und die Distanzscheibe 28 spielfrei
montiert. Die Arretierschraube 27 ist dabei bevorzugt handfest
anzuziehen und mit Klebstoff gegen Lösen zu sichern.
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Zwischen
dem Führungsrohr 21 und dem Führungskolben 25 ist
eine Federeinrichtung, hier eine Druckfeder 29, im Wesentlichen
zentrisch angeordnet. Die Kraft der Druckfeder 29 bewirkt
das permanente Nachfahren des Druckstößels 26 bei
Hubbewegungen des Zylinders. Dabei ist als Anlage für den
Druckstößel 26 ein an einer Geberplatte
des Anstellzylinders angeordnetes Druckstück 30 vorgesehen.
Verschlossen wird das Schutzgehäuse 20 mit einem
Faltenbalg 33, der am Druckstößel 26 und
am Führungsrohr 25 fixiert ist.
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Im Übrigen
ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen,
dass bei der Kalibrierung der Sensoren durch den Hersteller die
Lage des Magneten zum Messstab durch eine Markierung festgehalten
wird. Bei der späteren Montage im Schutzgehäuse 20 können
Positionsmagnet 14 und Sensor entsprechend den Markierungen
montiert/fixiert werden. Dadurch werden Messabweichungen durch rotatorischen
Versatz minimiert.
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- 10
- Anordnung
zur Walzspaltregelung
- 11
- Einrichtung
zur Messung des Walzspaltes
- 14
- Gehäuse
- 13
- Positionsgeber
- 14
- Magnet
- 20
- Schutzgehäuse
- 21
- Führungsrohr
- 22
- Führungsbuchse
- 23
- Schutzhülse
- 24
- Deckel
- 25
- Führungskolben
- 26
- Druckstößel
- 27
- Arretierschraube
- 28
- Distanzscheibe
- 29
- Druckfeder
- 30
- Druckstück
- 31
- Halter
- 32
- Verschraubung
- 33
- Faltenbalg
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0044222
B1 [0002]
- - DE 10202526 A1 [0003]