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Die Erfindung betrifft einen Schlingenheber für ein Walzband oder eine Bramme in einer kontinuierlich betriebenen Bandstraße, der eine Schlingenheberrolle umfasst, die an zwei Armen verschwenkbar um eine Welle gelagert ist, wobei mindestens ein Hebelarm drehfest mit den Armen verbunden ist und wobei ein Aktuator mit seinem einen Ende in einem ersten Gelenkpunkt am Hebelarm angreift und mit seinem anderen Ende bei bestimmungsgemäßem Gebrauch in einem zweiten Gelenkpunkt ortsfest angeordnet ist.
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Die Produktion von Stahl-Warmbreitband erfolgt in großem Umfang in Anlagen, in denen die Dicke des Bandes durch den Walzprozess in mehreren dicht aufeinander folgenden Walzgerüsten reduziert wird. In der Regel werden einzelne Bänder mit konstanten Sollwerten für Dicke und Breite gewalzt. Zwischen zwei Bändern treten Walzpausen auf. Für einen stabilen Produktionsprozess müssen die Drehzahlen der Gerüste aufeinander abgestimmt werden, da sich sonst zwischen den Walzgerüsten Schlingen bilden können oder durch einen zu hohen Zug die Bandbreite verringert wird. Um diese ungewollten Effekte zu verhindern, werden zwischen je zwei Gerüsten Schlingenheber der eingangs genannten Art angeordnet, die zwischen den Gerüsten Schlingen aufbauen und im Band einen kontrollierbaren Längszug erzeugen bzw. aufrecht erhalten. Aus der gemessenen Stellung des Schlingenhebers kann die gespeicherte Bandlänge bestimmt und für die Massenflussregelung der Walzstraße verwendet werden.
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Entsprechendes gilt für das Walzen beispielsweise von Aluminium in einer mehrgerüstigen Walzstraße.
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Der Schlingenheber hat dabei einerseits auch die Aufgabe, eine Einschnürung des Bandes zu vermeiden oder gar einen Riss des Bandes aufgrund eines zu großen Bandzuges. Andererseits ist es seine Aufgabe, einen zu geringen Bandzug zu vermeiden, die eine Verwerfung des Bandes und möglicherweise dadurch eine Einwalzung einer Banddopplung im nachfolgenden Walzgerüst zu vermeiden, was zu Walzenschädigungen oder Antriebsspindelbrüchen sowie zu weiteren großen Schwierigkeiten führen kann.
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Mit einem Schlingenheber der eingangs genannten Art kann ein geschlossener Regelkreis realisiert werden, der durch die Anpassung der Walzgeschwindigkeit im jeweils vorgeordneten Walzgerüst eine möglichst gleich bleibend hohe Bandschlinge (loop) bewirkt, d. h. einen konstanten Massefluss.
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Dabei ist eine Welle auf einem Rahmen und an dieser über Arme eine Schlingenheberrolle befestigt, die wiederum drehbar am Walzenständer oder auf einem Grundrahmen auf der jeweiligen Auslaufseite des Walzgerüsts angebracht ist. Die Höhenverstellung der Schlingenheberrolle erfolgt zumeist über ein hydraulisches Kolben-Zylinder-System, das im unteren Bereich mittels einer Bolzenbefestigung ebenfalls am Walzenständer oder auf einem Grundrahmen befestigt ist und mit seinem Stangenkopf über einen Bolzen mit der Schlingenheberrolle verbunden ist. Die Befestigungspunkte des Kolben-Zylinder-Systems sind fest.
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Der Bedarf an entsprechenden Bändern mit Blick auf die technische und wirtschaftliche Entwicklung führt zu erhöhten Anforderungen an den Bereich der mit Warmbandstraßen zu produzierenden Abmessungen der Bänder. Der Schlingenheber muss daher vermehrt ein großes Spektrum zwischen minimalen und maximalen Banddicken abdecken.
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Für das Walzen geringer Enddicken müssen die Schlingenheber mit hoher Dynamik auf Massenflussstörungen reagieren können, um zu vermeiden, dass durch Schwankungen des Bandzuges der Walzprozess in den benachbarten Walzgerüsten gestört wird. Dazu sind im Falle eines hydraulischen Antriebs kleine Zylinder und kurze Hebelarme erforderlich. Im Falle eines elektrischen Antriebs muss der Einfluss der Trägheit des Motors minimiert werden, so dass auf Getriebe verzichtet werden muss und spezielle Motorkonstruktionen erforderlich sind.
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Indes sind für das Walzen hoher Band-Enddicken für den Schlingenheber hohe Antriebsmomente erforderlich, um die dicken Bänder anzuheben, zu biegen und den für einen stabilen Walzprozess erforderlichen Bandzug zu erzeugen.
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Nachteilig ist bei den vorbekannten Systemen, dass sie nur für einen optimalen Einsatzfall ausgebildet sind, was die Balance zwischen Antriebsdrehmoment und Dynamik anbelangt. Die erläuterten steigenden Anforderungen an den Schlingenheber lassen sich daher mit den vorbekannten Lösungen nicht hinreichend erfüllen, da die Forderungen bezüglich der Dynamik und des hohen Antriebsmoments nicht gleichzeitig erfüllt werden können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schlingenheber der gattungsgemäßen Art so auszubilden, dass sowohl leichte Bänder mit hoher Dynamik als auch schwere Bänder mit großer Hebekraft gehoben werden können. Demgemäß sollen sowohl die Dynamik als auch das Antriebsmoment des Schlingenhebers optimal an die aktuellen Bedürfnisse und das konkret zu walzende Band optimal anpassbar sein.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gelenkpunkt relativ zum Hebelarm durch ein Verstellelement verschiebbar angeordnet ist und/oder dass der zweite Gelenkpunkt durch ein Verstellelement verschiebbar angeordnet ist.
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Der Aktuator ist zumeist als hydraulisches oder pneumatisches Kolben-Zylinder-System ausgebildet. Er kann mit einem Wegmesssystem für den Verstellweg versehen sein.
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Das Verstellelement ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als Linearaktuator ausgebildet, der den ersten Gelenkpunkt in Richtung einer Längsachse des Hebelarms verschieben kann. Der erste Gelenkpunkt kann dabei in Richtung einer Längsachse des Hebelarms verschieblich in einer Führungskulisse gelagert sein.
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Das Verstellelement kann als Spindel-Mutter-System oder als hydraulisches oder pneumatisches Kolben-Zylinder-System ausgebildet sein.
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Das Verstellelement kann ferner mit einem Wegmesssystem für den Verstellweg versehen sein.
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Das Verstellelement kann alternativ auch als Exzenter-Einstell-System ausgebildet sein.
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Das Verstellelement kann weiterhin auch so ausgebildet sein, um ein mit dem Hebelarm und dem Aktuator gelenkig verbundenes Zwischenglied zu verschwenken, wobei das Zwischenglied durch das Verstellelement relativ zum Hebelarm verschwenkt wird. Auch hierdurch kann der wirksame Angriffspunkt des Aktuators am Hebelarm verändert werden.
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Die Erfindung sieht also – allgemein gesprochen – vor, dass die erhöhten Anforderungen an den Schlingenheber dadurch erfüllt werden, dass das dynamische Verhalten und das Antriebsdrehmoment über schaltbare Elemente beeinflusst werden, mit denen eine Anpassung des Schlingenhebers an die konkrete Walzaufgabe erfolgen kann. Die Schaltvorgänge können in den Walzpausen zwischen zwei Bändern durchgeführt werden. Während des Walzens eines Bandes ist indes keine Umschaltung erforderlich, da die Abmessungen des Bandes und damit auch die Anforderungen an den Schlingenheber gleich bleiben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
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1 schematisch die Draufsicht auf einen Schlingenheber,
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2 schematisch die Seitenansicht des Schlingenhebers nach 1 und
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3 eine konkrete maschinenbautechnische Ausführung des Schlingenhebers gemäß der Erfindung.
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In den 1 und 2 ist nur sehr schematisch der Aufbau eines Schlingenhebers 1 dargestellt, während 3 einen solchen Schlingenheber in der Seitenansicht zeigt, wie er der Kinematik entspricht, wie sie in den 1 und 2 zu sehen ist, jedoch dargestellt als maschinenbautechnisch konkrete Lösung.
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Der Schlingenheber 1 dient zum Anheben eines Bandes 2 in der oben erläuterten Weise und zu dem genannten Zweck. Hierzu weist der Schlingenheber 1 eine Schlingenheberrolle 3 auf, die von zwei Armen 4 und 5 in ihren axialen Endbereichen gehalten wird. Die beiden Arme 4, 5 sind an einer Welle 6 befestigt. Die Welle ist um eine zur Walzrichtung W quer angeordnete Drehachse drehbar angeordnet. Hierzu ist in einem axialen Endbereich der Welle 6 ein Hebelarm 7 drehfest mit der Welle 6 verbunden. Am Hebelarm 7 greift ein Aktuator 8 in Form eines hydraulischen Kolben-Zylinder-Systems an. Der Aktuator 8 hat zwei Gelenkpunkte 9 und 10 in seinen axialen Endbereichen. Der erste Gelenkpunkt 9 ist gelenkig mit dem Hebelarm 7 verbunden, der zweite Gelenkpunkt ist vorliegend an einem Walzgerüst 13 ortsfest angeordnet.
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Insoweit entspricht der Schlingenheber 1 noch den vorbekannten Lösungen.
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Die Anforderung an das Spektrum der Schlingenheber-Anstellkräfte ist sehr breit, insbesondere wenn die Differenz zwischen minimaler und maximaler Bandbreite, sowie zwischen minimaler und maximaler Banddicke sehr groß ist und das Materialspektrum auch höherfeste Materialien beinhaltet.
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Der Schlingenheber muss so gestaltet sein, dass die maximal notwendige Anstellkraft (Hebekraft) erreicht wird, aber man auch bei sehr kleinen notwendigen Zylinderkräften (bei schmalen und dünnen Bändern) den Einfluss der Reibkraft-Hysterese innerhalb des Zylinders (innere Reibung) möglichst gering hält. Dies ist im Allgemeinen schwierig und erfordert spezielle Maßnahmen wie z. B. reibungsarme Zylinder.
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Unter bestimmten Voraussetzungen, d. h. bei einer sehr großen Varianz der Banddicke, der Bandbreite und dem Bandmaterial, ist es sehr schwierig, alle geforderten Anwendungsfällen mit einer festen Schlingenheber-Konzeption zu erfüllen.
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Die vorliegende Erfindung schlägt als neues und wesentliches Merkmal vor, dass der erste Gelenkpunkt 9 relativ zum Hebelarm 7 durch ein Verstellelement 11 verschiebbar angeordnet ist. Hierzu weist der Hebelarm eine sich in einer Längsrichtung L des Hebelarms 7 erstreckende Aussparung auf, die eine Führungskulisse 12 bildet. Wie es durch den Doppelpfeil für das Verstellelement 11 in 2 gesehen werden kann, verändert sich die Kinematik der Betätigung des Schlingenhebers 1 durch den Aktuator 8 abhängig davon, in welcher Stellung in der Führungskulisse 12 der erste Gelenkpunkt 9 gehalten wird. Wird der erste Gelenkpunkt 9 weit weg von der Welle 6 gehalten, wird eine große Kraft auf die Arme 4, 5 bei geringer Dynamik eingeleitet, was für schwere Bänder günstig ist. Wird der erste Gelenkpunkt 9 indes nahe der Welle 6 angeordnet, ist die Kraft in den Armen 4, 5 entsprechend geringer, jedoch die Dynamik höher, was günstig für leichte Bänder ist.
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Alternativ oder additiv kann – was in den Figuren nicht dargestellt ist – auch der zweite Gelenkpunkt 10 verschieblich angeordnet werden, um den genannten Effekt zu erreichen.
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Gemäß der Erfindung werden also der untere und/oder der obere Anlenkpunkt (s. insbesondere 2) des Anstellzylinders verlagerbar gestaltet. Der verschiebliche obere Anlenkpunkt (erster Gelenkpunkt 9) kann dabei über einen verschiebbaren Kulissenstein realisiert werden. Diese veränderbare Kinematik bewirkt eine Veränderung der Anstellkraft ausschließlich über den verschiebbaren Anlenkpunkt des Zylinders. Demgemäß kann man beispielsweise bei schmalen und dünnen Bändern mit einem relativ hohen Kraftniveau im Zylinder arbeiten und bewirkt gleichzeitig über die Verschiebung des Anlenkpunkts eine geringere wirksame Anstellkraft auf die Schlingenheberrolle. Demgemäß wird der negative Einfluss der Hysterese innerhalb des Zylinders (infolge der inneren Reibung) vermieden und eine genauere Regelung ist möglich.
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Die veränderbare Position des Anlenkpunkts (Gelenkpunkt 9) relativ zum Hebelarm 7 wird über einen Positionsgeber gesteuert bzw. überwacht. Die Verschiebung des Kulissensteins erfolgt beispielsweise hydraulisch und der Kulissenstein kann in seiner jeweiligen Position (die während des Walzens eines bestimmten Bandes konstant ist) alternativ mit dem Verschiebezylinder selbst oder mittels eines hydraulischen Klemmzylinders in Position gehalten.
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Die veränderbare Position des Gelenkpunkts kann über einen Hydraulikzylinder gesteuert werden. Eine Überwachung kann mit einem Positionsgeber oder Endschalter erfolgen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schlingenheber
- 2
- Walzband/Bramme
- 3
- Schlingenheberrolle
- 4
- Arm
- 5
- Arm
- 6
- Welle
- 7
- Hebelarm
- 8
- Aktuator
- 9
- erster Gelenkpunkt
- 10
- zweiter Gelenkpunkt
- 11
- Verstellelement
- 12
- Führungskulisse
- 13
- Walzgerüst
- W
- Walzrichtung
- L
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1402710 A1 [0006]
- DE 1402654 A1 [0006]
- DE 2911881 C2 [0006]
- EP 0872290 B1 [0006]
- DE 4021417 A1 [0006]
- DE 3836371 C2 [0006]
- EP 1097754 B1 [0006]
