DE1452005A1

DE1452005A1 - Hydraulisches System zur Kompensation des Nachgebens der hydraulisch verstellbaren Walze eines Walzwerkes

Info

Publication number: DE1452005A1
Application number: DE19641452005
Authority: DE
Inventors: Diolot Lucien Eugene
Original assignee: Societe Nouvelle Spidem
Current assignee: Societe Nouvelle Spidem
Priority date: 1963-02-11
Filing date: 1964-02-11
Publication date: 1969-10-02
Also published as: FR90470E; ES339799A2; GB1049796A; GB1161715A; BE643011A; FR1356340A; US3286495A; US3538733A

Description

DR. MÜLLER-BORi DIPL.-ΙΝΘ. GRALFS 1452005

DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL

PATENTANWÄLTE

16, Juni !359

P 14 52 OO5.9 IVSv - C 459

SOCIETE NOTJVELLE SPIDEM 63, Champs Elysees, Paris,Frankreich

Hydraulisches System zur Kompensation des Nachgebens der hydraulisch verstellbaren Walze eines Walzwerkes

Die Erfindung betrifft ein hydraulisches System zur Kompensation des Nachgebens der hydraulisch verstellbaren Walze eines Walzwerkes, bei dem ein dem Walzendruck proportionales elektrisches Signal gebildet und einer Brückenanordnung zugeführt wird, deren Ausgangssignal eine an den hydraulischen Anpreßkreis angeschlossene hydraulische Korrekturwinde proportional steuert, wobei die Verschiebung der Korrekturwinde unter Berücksichtigung des Elastizitätsmoduls des Walzwerks durch ein Gegensignal begrenzt ist. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit solchen Walzwerken, bei denen das Anpressen durch paarweise zugeordnete Winden erfolgt.

Es ist bereits insbesondere aus der französischen Patentschrift 1 212 820 bekannt, für das hydromechanische Anpressen bei einem Walzwerk Windenpaare zu verwenden, von denen Jedes einer der Stützen des Maschinengehäuses zugeordnet ist. Jedes dieser Paare weist eine Winde mit großem Querschnitt und geringem Hub auf, welche unmittelbar gegen das Lager der Wale· , das die Winde zu betätigen hat,

909840/003A

angeordnet ist. Die zweite Winde des Paares hat dagegen einen geringen Querschnitt und einen großen Hub. In jedem Paar sind die miteinander zusammenwirkenden Winden durch eine Leitung verbunden, die ihre Arbeitskammern verbindet. Die Steuer-Strömungsmittelmenge, die in den Arbeit skammern und der sie verbindenden Leitung enthalten ist, bleibt konstant. Es ist bekannt, daß bei den Systemen der beschriebenen Art die Tauchkolben der Winden mit großem Hub jedes Paares mittels wendeiförmiger Räder und endloser Schrauben bewegt werden, wobei eine rechtwinklige Übertragung mittels eines Schrauben-Mutter-Getriebes vorgesehen ist.

Es ist weiter bekannt, daß aufgrund der sehr beträchtlichen "Verringerung der Leistung der Steuermotoren, welche derartige Anpreßsysteme ermöglichen, die Regelung der Walzwerke dieser Art eine viel geringere Ansprechzeit besitzt als die klassischer Walzwerke mit Anpressung durch Schrauben.

Es ist schließlich bekannt, daß es aufgrund der gleichen Anpreßsysteme immer möglich war, eine dauernde Kompensation der durch die Gesamtheit der Organe des Walzwerkes bewirkten Deformation zu erhalten, und ..zwar unter dem Einfluß der

⁵ walzen

Änderungen der Trennkraft der y.

Man hat jedoch festgestellt, daß die Ansprechzeit der Vorrichtungen dieser Art, obwohl sie schon sehr kurz ist, doch durch die maximale Geschwindigkeit beschränkt ist, mit der die Steuermotoren der Regelvorrichtung sich drehen können.

Die Erfindung kann auf alle Walzwerksysteme mit Anpressung durch hydraulische Winden angewandt werden, aber insbesondere auf diejenigen, welche zu dem hier beschriebenen System ge-

909840/0034

_ 3 —

hören. Es wird vorgeschlagen, eine Vorrichtung zur Kompensation des Nachgebens vorzusehen, deren Ansprechzeit noch verbessert ist. Die Kompensation wirkt direkt auf die hydraulischen Kreise der Maschine, ohne durch die elektromechanischen Teile der Regelung derselben zu gelangen.

Wie bereits erwähnt wurde, ist die zwischen der Arbeitskammer jeder Anpreßwinde mit geringem Hub und der entsprechenden Regelwinde mit Tauchkolben mit großem Hub eingeschlossene Steuer-Strömungsmittelmenge konstant.

Erfindungsgemäß sieht man an jeder Leitung der Hauptwinde der Anpressungsanordnung eine Abzweigung vor. Jede dieser beiden Abzweigungen mündet in einer besonderen Winde, welche als Korrekturwinde bezeichnet wird. Wie vorstehend ist eine konstante Strömungsmittelmenge in jedem der beiden Räume eingeschlossen, die durch die Arbeitskammer jeder Korrekturwinde gebildet werden, wozu die entsprechende Abzweigungsleitung hinzugefügt wird. Im Falle von Walzwerken mit hydromechanischer Anpressung durch Windenpaare kommt zu jedem Paar eine entsprechende Korrekturwinde hinzu.

Die beiden Korrekturwinden sind miteinander tandemartig verbunden und weisen erfindungsgemäß eine einzige Kolbenstange auf, welche an einem ihrer Enden an eine wesentlich stärkere Betätigungswinde angeschlossen ist. Das freie Ende der Kolbenstange grenzt an eine elektromechanische Regelvorrichtung an, welche weiter unten beschrieben wird.

Ein Druckmesser ist in einer der Speiseleitungen der Haupt-Anpreßwinden des Walzwerkes angeordnet. Der Druckmesser überträgt an das beschriebene Regelsystem die Druckschwankungen, die in dem Zylinder der entsprechenden Anpreßwinde

909840/0034

herrsch/. Dies hat aufgrund der von der Betätigungswinde bewegten Korrektur wind en die Wirkung, daß eine "bestimmte Steuer-Strömungsmittelmenge in den Hauptkreis der Maschine eingedrückt oder aus ihm abgezogen wird, bis die Kompensation des gefundenen Nachgebens erfolgt ist.

Die Wirkungen der beiden Korrekturwinden sind streng identisch miteinander, so daß die verschiedenen Bewegungen bei der Kompensation der Maschine in keiner Weise die Parallelität der Zylinder beeinträchtigen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, deren einzige Figur eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Walzwerkes mit hydromechanischer Anpressung zeigt, welches mit einer hydraulischen Vorrichtung zum Ausgleichen des Nachgebens gemäß der Erfindung ausgestattet ist. Die hydraulischen Kreise sind durch durchgehende fette Linien dargestellt und die elektrischen Kreise durch Punkt-Strich-Linien.

In der Zeichnung sind 1-1' die beiden Ständer eines Zweiwalzenwalzwerkes ; diese Bauart wurde zum Zweck der Vereinfachung gewählt, aber die Erfindung kann auch auf jede andere Walzwerkart, z.B. für ein Vierwalzenwerk, angewandt werden.

2-2', 3-3' sind die jeweiligen unteren und oberen Zapfenlager.

4-4-' sind die Arbeitswalzen.

6-6' sind die Anpreßwinden mit kurzem Weg und großem Querschnitt der klassischen Tauchkolbenart.

909840/0034

U52005

7-7' sind die Steuerwinden mit langem Hub und kleinem Durchmesser, von denen jede durch ein Untersetzungssystem 8-8' gesteuert wird, das im allgemeinen aus einem nicht umkehrbaren Spindel-Mutter-System und einer mechanischen Untersetzung gebildet wird.

Jede dieser Vorrichtungen wird durch einen Elektromotor 9-9' gesteuert. Die beiden Motore sind durch eine Kupplung 10 miteinander gekuppelt, die im allgemeinen als Magnetkupplung ausgebildet ist.

Die bis hier beschriebene Gesamtanordnung ist von bekannter Bauart und besteht aus dem Walzwerk mit seiner hydromechanischen Anpreßvorrichtung.

Gemäß der Erfindung ist an die Leitung 11 (oder 11'), die jede Steuerwinde mit der entsprechenden Anpreßwinde verbindet, eine Leitung 12 (oder 12') angeschlossen, die an einer Korrekturwinde 13 (oder 13') endet. Die Kammer dieser Winde, die gegenüber der Seite liegt, an der die Leitung angeschlossen ist, ist leer. Die zur Steuerung der Anpressung verwendete Jlüssigkeitsmenge ist also auf die Organe 6, 7, 11, 12 und 13 (oder 6', 7', 11', 12' und 13¹) verteilt.

Die Winden 13 und 13' sind identisch und miteinander sowie mit einer Betätigungswinde 14 mechanisch gekuppelt, so daß die Verschiebungen der Kolben der Korrekturwinden immer gleich sind. Wie die Zeichnung zeigt, ist es am einfachsten, die drei Wirifen in der gleichen Achse auszurichten, wobei die drei Kolben auf ein und dieselbe Kolbenstange montiert sind. Jede andere Kupplung, die das gleiche Ergebnis ergibt, kann auch verwendet werden, aber die dar-

909840/0034

gestellte Anordnung vermeidet jegliche Biegebeanspruchung an den Kolbenstangen der Winden.

Gemäß einer der dargestellten Anordnung gleichartigen, aber kompakteren Anordnung können die drei Winden einen einzigen Körper mit Anschlußstücken bilden, die in geeigneter Weise angeordnet sind, um die aus den Korrekturwinden und ihrer Betätigungswinde bestehende Gesamtvorrichtung herzustellen.

Diese Betätigungswinde 14 kann wie in der Zeichnung einfachwirkend sein, da der zu überwindende Gegendruck immer in der durch den Pfeil 19 dargestellten Richtung wirkt. Trotzdem kann sie auch doppeltwirkend sein, immer mit dem Ziel, die Ansprechgeschwindigkeit zu erhöhen, was ja den Hauptzweck der Erfindung darstellt.

Die in der Zeichnung dargestellte einfachwirkende Winde 14 umfaßt einen unabhängigen Speisekreis, der auf übliche Weise gebildet ist: Behälter 18, Pumpe 17, Druckakkumulator 16, nicht dargestellter Handkontakt und ein Verteiler 15, der ein Elektroregler ist, dessen Rolle später definiert wird.

Zu der eben beschriebenen Gesamtanordnung, bestehend aus den Korrekturwinden (13-15*) und der Betätigungswinde 14 mit ihrem Speisekreis, wird ein Organ 21 hinzugefügt,das die Kontrolle der Ausgleichssteuerung übernimmt. Dieses Organ wird mit dem Namen Regler bezeichnet.

Dieser Regler hat die Aufgabe, dauernd den Vergleich zwischen dem Druck, der in der Leitung 11 (oder 11') herrscht, und der durch ein Gerät 22 gemessen wird, mit der Verschiebung der Stange 20 zu gewährleisten und ggf. und unter den später beschriebenen Umständen zum Elektroregler 15 einen

9 0 9840/00 34

H52005

elektrischen Impuls zu schicken, so daß öl in die Winde 14 eingelassen oder aus dieser abgezogen wird, damit die in jeder der Korrekturwinden 13-13¹ eingeschlossene Menge der Anpreßflüssigkeit verändert wird.

Beispielsweise ist ein Regler 21 vorgesehen, welcher auf einer Seite ein nicht mit einer Bezugsziffer versehenes Potentiometersystem aufweist, auf das das freie Ende der Stange 20 einwirkt. Außerdem ist eine Brückenanordnung 23 vorgesehen, welche das elektrische Signal von dem Druckmeßgerät 22 empfängt, welches z.B. ein Manostat sein kann. Ein Verstärker 24, welcher das mit dem Potentiometersignal kombinierte Ausgangssignal der Brücke 23 empfängt, liefert ein Signal an das Elektroventil 15, welches seinerseits die Winden 14, 13 und 13' in Tätigkeit setzt.

Das Elektroventil ist vorzugsweise ein solches mit Proportionalwirkung. Es kann somit für die Stange 20 eine gleichförmige Ansprechzeit gewährleisten. Hierfür genügt es, daß die Wirkung des Elektroventils auf die Winde 14 proportional der Veränderung des von dem Druckmeßgerät verzeichneten Druckes ist, mit anderen Worten, daß die Verschiebung des Zapfens 20 ebensoviel schneller erfolgt, als die Entnahme komplementären Kompensationsströmungsmittels verstärkt erfolgen muß.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Gesamtanordnung ist folgendermaßen:

Ist kein Walzprodukt zwischen den Walzen des Walzwerks, so ist der· Druck in der Leitung 11 (oder 11') null oder gleich dem Druck, der notwendig ist, um die Walzen ins Gleichgewicht zu bringen.

909840/0034

U52005

Auf bekannte Weise werden die Walzen auf einen für den Walzdurchgang vorgesehenen Wert auseinandergerückt, und zwar mittels der Motore 9 und 9'· Di© Winden 6 und 6' erhalten durch die Winden 7 und 7' die entsprechende Flüssigkeitsmenge, und die parallele Stellung der Walzen wird "berichtigt, indem man nur einen Motor laufen läßt, nachdem der andere ausgekuppelt wurde.

Das Walzprodukt wird dann zwischen die Walzen eingebracht,

Walzen

was eine Trennkraft auf die hervorruft. Dies bewirkt im Innern des Anpreßsystems einen Druck gleicher Größe. Die elastische Deformation, die sich dabei für das Walzwerk ergibt, neigt dazu, den Abstand der Walzen über den anfangs festgelegten Sollwert zu vergrößern. Es ist bekannt, daß diese Verformung proportional der ifiBnnkraft der Walzen ist', d.h. dem Anpreßdruck.

Für ein gegebenes Walzwerk ist der Proportionalitätskoeffizient im gesamten Arbeitsbereich der Maschine konstant.

Der Regler 21 ist vorgesehen, um zum Elektroventil 15 solange Betätigungsimpulse zu übertragen _r bis die Stange 20 in die Lage zurückgeführt ist, bei der der Kompensationsdruckwert gleich dem desjenigen Druckes wird, der von dem Druckmeßgerät 22 in diesem Moment übertragen wird.

Durch die Wirkung der Stange 20 auf das Potentiometer wird das Steuersignal also unterbrochen, sobald die gewünschte Kompensation erhalten ist.

Die geringe Trägheit der hydraulischen Kreise und ihre große Regelgeschmeidigkeit ermöglichen gleichzeitig eine große Korrekturgeschwindigkeit, wenn das Nachgeben beträchtlich

909840/0034

U52005

ist, und eine große Genauigkeit für die geringen Werte dieses Ifachgebens.

Da die beiden Winden 13 und 13' identisch sind, erfolgt die Korrektur, ohne daß die parallele Stellung der Walzen des Walzwerkes beeinträchtigt wird. Die Regelung dieser parallelen Stellung erfolgt unabhängig von der Vorrichtung zum Ausgleich des Nachgebens.

Der Koeffizient der Proportionalität, welche zwischen der elastischen Verformung des Walzwerkes und der sie hervorrufenden Ursache vorliegt, d.h. die Trennkraft der Walzen, ist nach dem Hook'sehen Gesetz konstant.

Sein Wert wird gewöhnlich näherungsweise durch eine Rechnung bei der Konstruktion der Maschire bestimmt. Durch anfängliche Versuche mit der fertiggestellten Maschine kann man die verschiedenen Größen einstellen, von denen die Koeffizienten abhängen. Die Regelungen bleiben dann unabhängig von den Fabrikationsprogrammen konstant.

Es jsb zu bemerken, daß von diesen Faktoren die in den hydraulischen Steuerkreis eingeschlossene Strömungsmittelmenge konstant bleibt, wie das bereits ausgeführt wurde. Für andere Walzwerksysteme braucht die Konstanz des in Frage stehenden Proportionalitätskoeffizienten nicht streng aufrechterhalten zu werden.

Will man eine raschere Ansprechung zur Verschiebung des Kolbenspieles in der durch den Pfeil 19 angegebenen Richtung erreichen, so genügt es, wenn das Ventil 15 drei Wege hat und durch ein Bohr mit der Kammer 14a verbunden ist,

909840/0034

U52005

- ίο -

um eine doppeltwirkende Betätigungswinde zu bilden. Man sieht, daß in diesem Fall die in Richtung des Pfeiles wirkende Kraft - die im Pail der Zeichnung einzig und allein auf die Walzkraft zurückzuführen ist - erhöht
ist.

- Patentansprüche -

903940/0034

Claims

DR. MÜLLER-BORE DIPL.-ΙΝΘ. QRALFS 1452005 DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL PATENTANWÄLTE Ai ρ 14 52 005.9 16. Juni 1969 Societe Nouvelle Spidern M/Sv - 0 459 Patentansprüche

1. Hydraulisches System zur Kompensation des Nachgebens der hydraulisch verstellbaren Walze eines Walzwerkes, bei dem ein dem Walzendruck proportionales elektrisches Signal gebildet und einer Brückenanordnung zugeführt wird, deren Ausgangssignal eine an den hydraulischen Anpreßkreis angeschlossene hydraulische Korrekturwinde proportional steuert, wobei die Verschiebung der Korrekturwinde unter Berücksichtigung des Elastizitätsmoduls des Walzwerks durch ein Gegensignal begrenzt ist, dadurch gekennz eichnet, daß an die Brückenanordnung (23) ein der Verschiebung der Korrekturwinde (13, 13') proportionales, dem dem Walzendruck proportionalen Signal entgegenwirkendes Signal zurückgeführt wird.

2. Hydraulisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenanordnung (23) ein erstes Signal entsprechend dem Druck der Anpreßflüssigkeit (22) und ein zweites Signal entsprechend der Verschiebung der Korrekturwinden (21) erhält.

3. Hydraulisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz e ichnet, daß die Stangen der beiden

909840/0034

U52Ö05 -A⁴Z. -

Korrekturwinden (13, 13') und. die Stange ihrer Betäti gungswinde (14-) in einer Linie angeordnet sind.

4·. Hydraulisches System nach einem der Ansprüche 1 "bis 3> . dadurch gekennz eichn^et, daß die beiden Korrekturwinden (13, 13') identisch sind.

S ü 9 8 4 U / 0 G ? i.