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Walzgerüst mit geschlossenen Ständern und einer Regeleinrichtung zum
toleranzhaltigen Walzen Gegenstand der Hauptpatentanmeldung V 22039 Ib/7a ist ein
Walzgerüst mit geschlossenen Ständern und einer Regeleinrichtung zum toleranzhaltigen
Walzen, bei dem die Ständer vor dem Walzen durch hydraulischen Druck einer Spanneinrichtung,
über die der Walzdruck nicht geht, unter eine Vorspannung gesetzt sind, die größer
ist als die durch Walzdruckänderungen allein erzeugbare Spannung und die während
des Walzens durch Ändern des hydraulischen Spanndruckes in Abhängigkeit vom Walzdruck
oder der Ständerdehnung konstant gehalten wird. so daß mit der gleichgehaltenen
Spannung in den Ständern der Walzenspalt konstant gehalten wird, mit einem nachgiebigen
Druckglied im Verlauf des Walzdruckes innerhalb eines jeden Ständers, wobei die
Druckglieder als elastische Federn ohne nennenswerte Eigendämpfung ausgebildet sind,
die bei gleicher Belastung eine größere Dehnung haben als eine Ständersäule.
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Durch die Anordnung elastischer Druckglieder als den Ständersäulen
vorgeschaltete Federn gemäß der Hauptpatentanmeldung soll letztlich die Meßwerterfassung
gegenüber dem bekannten Verfahren, die Ständerdehnung zu messen, verbessert werden.
Die Erfindung behandelt in Weiterentwicklung dieses Gedankens eine Meßeinrichtung,
mit der die Länge bzw. die Längenänderungen der vom Walzdruck belasteten Druckglieder
gemessen werden können.
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Die Erfindung besteht darin, daß zur Meßwerterfassung eines Regelgerüstes
mit geschlossenen Ständern gemäß der Hauptpatentanmeldung die Länge der gegebenenfalls
aus mehreren Teilen bestehenden Druckglieder durch eine Meßeinrichtung meßbar ist,
indem ein Druckglied von einem Meßstab durchsetzt ist, der mit seinem dem nächsten
Einbaustück zugewandten Ende im Bereich des auf das Einbaustück drückenden Druckgliedteiles
befestigt ist und mit seinem anderen, aus dem Druckglied vorstehenden freien Ende
eine Meßeinrichtung betätigt, die die Verlagerungen des feststehenden Endes des
Meßstabes ermittelt. Die so ermittelten Meßwerte sind proportional den auftretenden
Walzspaltänderungen beim Walzen, da die Druckglieder und die Ständersäulen ein System
hintereinandergeschalteter Federn darstellen und die Gesamtdehnung des Systems unter
Berücksichtigung der Federkonstanten der Federteile aus der Längenmessung einer
Einzelfeder des Systems bestimmt werden kann. Im vorliegenden Fall wurden die elastischen
Druckglieder eigens zu dem Zweck zwischen Einbaustücke und Ständer geschaltet, um
hier die Längenmessung bzw. Dehnungsmessung an einem verhältnismäßig weichen und
daher große Meßwertausschläge liefernden Einzelelement durchführen zu können.
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In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Meßeinrichtung in Verbindung
mit verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten von Druckgliedern für Walzgerüste nach
der Hauptpatentanmeldung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 ein im unteren Querjoch
eines Ständers eingelassenes Druckglied, kombiniert mit einer hydraulischen Regel-
und Anstellvorrichtung im Längsschnitt, und F i g. 2 bis 4 weitere Beispiele möglicher
Anordnungen der Druckräume zum Regeln und Anstellen über ein elastisches Druckglied.
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Die Druckglieder sind in allen Ausführungsbeispielen zwischen dem
unteren Querjoch la eines Ständers und dem unteren Einbaustück 3 angeordnet. Die
Druckglieder selbst bestehen aus kräftemäßig hintereinandergeschalteten Teilen,
und zwar aus Druckbolzen 5 (F i g. 2 und 3) bzw.12 (F i g. 1 und 4) sowie aus topfartigen
Zuggliedern 6 (F i g. 2 und 3) bzw. 13 (F i g. 1 und 4). Die Druckbolzen nehmen
den Walzdruck vom unteren Einbaustück 3 auf und stützen sich mit ihren freien Enden
am Boden der topfartigen Zugglieder 6 bzw. 13 ab. Die Elastizität der Druckglieder
liegt in allen Ausführungsbeispielen im wesentlichen in den topfartigen Zuggliedern
6 bzw. 13.
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Bezogen auf F i g. 1 hat ein topfartiges Zugglied 13 einen Bund
13 a, der als Ringkolben mit einer Druckfläche 13 b ausgebildet und
in einem Zylinder 14
geführt ist, der in eine Ausnehmung
des Querjoches la eingelassen ist. Der über den Druckbolzen 12 ein-P a führte Walzdruck
wird also über das Zugglied 13, das im Druckraum 30 befindliche Druckmittel und
den Zylinder 14 in den Ständer übergeleitet. Der Druck im Druckraum 30 ist zum Anstellen
des Einbaustückes 3 bzw. der Unterwalze gegen Walzdruck veränderlich. Hierbei wird
also das Druckglied 12,13 in Gesamtheit willkürlich verstellt.
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Der Druck im Druckraum 10 zwischen der Kolbenfläche 19a des Kolbens
19 und dem Deckel 20 wird von der nicht dargestellten Regeleinrichtung in noch näher
zu erläuternder Weise beeinflußt.
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Um die Meßwerte zur Steuerung der Regelung am elastischen und daher
schnell ansprechenden Druckglied 12, 13 abzugreifen, sieht die Erfindung vor, daß
in eine Längsbohrung des Druckbolzens 12 ein Meßstab 32 eingeführt ist, der mit
seinem dem nächsten Einbaustück 3 zugewandten Ende 32 b im Bereich des auf das Einbaustück
drückenden Druckbolzenteiles befestigt, z. B. eingeschraubt ist und mit seinem anderen,
den Boden des topfartigen Zuggliedes 13 durchdringenden freien Ende 32 a
eine Meßeinrichtung 33 betätigt, die die Verlagerungen des festgelegten Endes 32b
ermittelt.
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Als Meßgerät dient zweckmäßig ein Differentialtransformator, in dem
das Ende 32a des eingeschraubten Meßstabes 32 der verschiebbare Eisenkern ist. Wenn
das Meßgerät 33 beispielsweise über zwei Stützen 34 am Querjoch 1a befestigt ist,
so erfaßt es die algebraische Summe der Dehnungen der Zwischenglieder 12 und 13,
aber auch etwaige Verlagerungen dieser Teile als Ganzes, wenn Leckverluste in den
Druckräumen 10 oder 30 auftreten oder durch Veränderung des Druckes im Druckraum
30 über die Leitung 35 Anstellbewegungen ausgeführt werden. Selbstverständlich ist
der Differentialtransformator im Meßgerät 33 auf jedes Niveau des Eisenkerns 32
a auf den Nullpunkt zu justieren.
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Das Druckmittel für die Anstellung wird in allen Ausführungsbeispielen
nach links und das für die Regelung nach rechts abgeführt. Wie aus F i g. 1 ersichtlich,
sind die Leitungen 35 für den Anstelldruck und 36 für den Regeldruck seitlich aus
dem Zylinder 14 herausgeführt, wozu die Ausnehmung im Querjoch la für die Aufnahme
des Zylinders 14 nutenförmige Aussparungen 37 und 38 hat.
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Der Regelvorgang für eine Einrichtung gemäß F i g. 1 in der Anwendung
auf ein Kaltwalzgerüst ist folgender: Die Walzen werden zunächst mit der mechanischen
Anstellvorrichtung für die Oberwalze aufeinandergefahren. Dann wird durch Erhöhung
des Druckes in den Druckräumen 10 und 30 das Druckglied 12, 13 unter eine Vorspannung
gesetzt, die sich über den Druckraum 30 und den Zylinder 14 auch in einer Vorspannung
der Ständersäulen auswirkt. Der Differentialtransformator 33 zeigt nun über die
Leitung 56, die zur Regeleinrichtung führt, einen bestimmten Wert an. Am Sollwertgeber
der Regeleinrichtung wird daraufhin zu dem anstehenden Meßwert der Meßeinrichtung
33 eine Abweichung eingestellt, die dem gewünschten Walzspalt entspricht. Wenn daraufhin
das Band zwischen die Walzen eingeführt und die Regeleinrichtung eingeschaltet wird,
verlagert sich das untere Einbaustück nach unten und nimmt dabei den Meßstab 32
mit dem Eisenkern 32 a mit. Wurde der Sollwert richtig eingestellt, so entspricht
der neue vom Differentialtransformator 33 gelieferte Istwert dem eingestellten Sollwert,
und ein Regelvorgang findet nicht statt. Wenn sich nun beim Walzen und Hochfahren
des Gerüstes der Walzdruck ändert, wodurch das Druckglied 12, 13 in der einen oder
anderen Richtung deformiert wird, so verlagert sich der Eisenkern 32a im Differentialtransformator
33 und liefert einen neuen Istwert, der in der Regeleinrichtung einen Stellwert
zur Änderung des Druckes im Druckraum 10 auslöst, in dem Sinne, daß der Soll-Ist-Wertvergleich
wieder gegen Null geht. Es wird also praktisch auf Konstanz der Länge des vorgespannten
Druckgliedes 12, 13 geregelt, also auf Konstanz eines Federelementes eines hintereinandergeschalteten
Federsystems. Hierdurch bleibt auch die Länge des Gesamtsystems, d. h. einschließlich
der Ständersäulen, und somit auch der Walzenspalt konstant.
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Eine Ausführungsform, bei der ebenfalls der Anstelldruck zwischen
dem zu einem flanschartigen Ringkolben 6 b ausgebildeten Abstützende des Zuggliedes
6 und dem Querjoch 1 a des Ständers wirksam ist, der Anstelldruck und der Regeldruck
also gegeneinandergeschaltet sind, ist aus F i g. 2 ersichtlich. Hier befindet sich
die Druckkammer 30 für die Anstellung oben und die Druckkammer 10 für die Regelung
unten. Das freie Ende 6 a des Zuggliedes 6, das aus Gründen des Einbaues einen aufschraubbaren
Ringkolben 6c trägt, bildet zusammen mit einem Zylinder 9 den Druckraum 10. Der
Ringkolben 6 b, der vom Anstelldruck beaufschlagt ist, ist in einem gesonderten
Zylinder 31 geführt. Auch bei diesem Aufbau eines Druckgliedes findet eine Meßeinrichtung
mit einem verschiebbaren Eisenkern 32 a Anwendung.
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Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 unterscheidet sich von demjenigen
nach F i g. 2 dadurch, daß das Abstützende des Zuggliedes 6 durch einen geteilten
Ring 7, der in einer Ringnut des Zuggliedes einlegbar ist, am Querjoch l.a festgelegt
ist und daß ferner der Anstelldruck im Druckraum 70 zwischen Druckbolzen 5 und dem
Boden des Zuggliedes 6 wirkt, dessen freies Ende 6a als Ringkolben ausgeführt ist
und zusammen mit dem Zylinder 9 den Druckraum 10 für die Regelung bildet. Hier wirken
die Drücke in gleicher Richtung und am gleichen Ende auf das Zugglied 6 ein. Die
Wirkungsweise der Meßeinrichtung gemäß der Erfindung wird hierdurch aber nicht berührt,
denn jeder Verlagerung des Einbaustückes 3 gegenüber dem unteren Querjoch la entspricht
eine Verlagerung des Eisenkerns 32a und somit ein anderer Istwert.
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Im Beispiel nach F i g. 4 ist die in F i g. 1 dargestellte Einheit,
nämlich das Zugglied 13 mit dem Druckbolzen 12 und dem durch einen Deckel 20 verschlossenen
Zylinder 14, als Ganzes verstellbar, indem der Zylinder 14 gleichzeitig als vom
Anstelldruck beaufschlagter Kolben in einem sich am Querjoch la abstützenden Zylinder
71 geführt ist. Diese Anordnung hat den Vorteil gegenüber F i g. 3, daß die beaufschlagte
Druckfläche 14 b des inneren Zylinders 14 größer ist. Die Regelung braucht nicht
ausgeschaltet zu werden, wenn über den Druckraum 72 beim Reversierbetrieb gegen
den Walzdruck angestellt werden soll. Dies wird dadurch erreicht, daß der Meßstab
32 ein weiteres Meßgerät 73 betätigt, das an einem Druckgliedteil, nämlich dem Zugglied
13, befestigt ist, das dem Druckgliedteil12, in dem der Meßstab festgelegt ist,
nachgeschaltet ist. Es wird
infolgedessen auf konstanten Abstand
des Bodens des Zuggliedes 13 vom Einbaustück 3 geregelt. Wenn also zum Anstellen
im Druckraum 72 der Druck erhöht wird und die Spannungen in den Zwischengliedern
12 und 13 wachsen, so ist dies gleichbedeutend mit erhöhtem Walzdruck bzw. einer
zusätzlichen Dehnung des elastischen Druckgliedes.
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Wenn also zum Anstellen der Druck im Druckraum 72 geändert wird und
das Meßgerät 73 auf die Regeleinrichtung geschaltet ist, bleibt das Druckglied praktisch
steif, gleichgültig welche Höhenlage es relativ zum Zylinder 71 einnimmt.
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Die Meßwerte zum Regeln des Gerüstes während des Walzbetriebes werden
nach wie vor von einem besonderen Meßgerät 33 geliefert, in den eine Verlängerung
des Meßstabes 32 eingreift. Beide Meßgeräte 73 und 33 sind also wechselweise auf
die Regeleinrichtung schaltbar. Die vorbeschriebene Anordnung von zwei Meßgeräten
ist auch bei den Ausführungsbeispielen nach F i g. 1 und 2 anwendbar, jedoch erfaßt
das Meßgerät 73 hier nur die Druckdehnungen des Druckbolzens 12 bzw. 5 und müßte
entsprechend feinfühlig sein.