DE1602196A1 - Hydromechanisches Dickenregelungsystem fuer ein Walzwerk und/oder eine aehnliche Vorrichtung - Google Patents

Description

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UNITED ENGINEERING AND FOUNDRY CO.. Pittsburgh, PA./USA

Hydromechanisches Dickenregelungssystem für ein Walzwerk und/oder eine ähnliche Vorrichtung

Die hier vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Walzwerk und/oder einer ähnlichen Vorrichtung, sie befaßt sich insbesondere aber mit bestimmten Vorrichtungen, welche derart konstruiert sind, daß das mit ihrer Hilfe gewalzte Material in Längsrichtung eine konstante Dicke aufweist.

Wegen der Änderung in der elastischen Beanspruchung der Walzgerüst-Bauelemente, welche durch die Walzkraft hervorgerufen wird, war es bisher äußerst schwierig - trotz der vielen bisher durchgeführten Versuche oder Anläufe - für das Walzgerüst oder für den Walzspalt ein Regelsystem zu konstruieren, das die wirtschaftliche Produktion von Material mit konstanter Dicke sicherstellen würde. Nachstehend werden die US-Patente, mit denen ein solches Ziel erreicht werden sollte, aufgeführt:

Erfinder F. Melber

F. Menne

F.C. Biggert Jr. A. Shayne

W.CF. Hessenberg et al

P. Blain R.F. Warren et al

K. Neumann

G. Cozzo

Nr. des US-Patentes

- 304.342

581.078

1.980.570

2.339.359

2.680.978

2.736.217 3.024.680 3.124.982 3.247.697

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Erteilungsdatum

2. September 1884 20. April 1897 13. November 1934 18. Januar 1944 15.' Juni 1954

28. Februar 1956

13. März 1962

17. März 1964

26. April 1966 .

- E 2 -

PATENTINGENIEURE F. W. HEMME R ICH- GERD MOLLER- D. GROSSE 21 222 DUSSELDORF 1, BERLINER ALLEE 34-3i OC01

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- ZTJl -

Die mit diesen Patenten wiedergegebene Walzgerüstkonstruktion und die ihr zugeordneten Steuerungsvorrichtungen, die ebenfalls beschrieben werden, sind mit einigen sehr ernsten technologischen Mängeln und praktischen Einschränkungen behaftet. Gegen einige lassen sich Einwände deswegen erheben, weil das Dickenregelungssystem eine Verzögerung aufweist, welche zwischen dem Zeitpunkt der Dickenfehlererfassung und dem Zeitpunkt der Walzspaltkorrektur liegt. Für derartige Walzwerke oder Walzgerüste können die US-Patente Nr. 2.339.359 und Nr. 2.680.978 angeführt werden. Andere Walzgerüstkonstruktionen der früheren Patente vernachlässigen die Dehnung aller größeren Bauelemente des Walzgerüstes, so daß es zu Dickenabweichungen vom gewünschten Wert kommt, und zwar um den Betrag der Dehnung der nicht kompensierten Bauelemente. Walzgerüste dieses Types fallen unter die US-Patente der Nummern 1.980.570 und 3.247.697.

Alle diese früheren Patente führen weiterhin auch noch zu zusätzlichen beträchtlichen Ausgaben bei der Herstellung, beim Betrieb und bei der Wartung des Walzwerkes oder Walzgerüstes, z.B. komplizierte Gehäuse- und Einbaustückkonstruktionen, ausgeklügelte und komplexe Steuerungs- und Regelungssysteme sowie Beeinträchtigung des schnellen Wechsels der Walzen beim Gerüst. Derartige Walzwerke oder Walzgerüste fallen unter die US-Patente der Nummern 1.980.570; 2.736.217 und 3.247.697.

Die hier vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem verbesserten Walzgerüst und/oder einer ähnlichen Vorrichtung sowie mit dem diesem Gerüst zugeordneten automatischen Dickenregelungssystem, welches die Einschränkungen und ' Einwände gegen die früheren Ausführungen vermeidet und -

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auf die Kosten, den Betrieb und die Wartung des Walzwerkes oder Walzgerüstes bezogen - in keiner Weise einschränkend oder abschreckend wirkt. Ein in den Rahmen der hier vorliegenden Erfindung fallendes Walzwerk wird nicht wesentlich von der derzeit akzeptierten Gehäusekonstruktion und der Konstruktion der Walzeneinbaustücke abweichen, es wird auch die Möglichkeit eines schnellen Walzenwechsels - seien es die Arbeitswalzen oder die Stützwalzen - nicht beeinträchtigen.

Eine der wesentlichsten Eigenschaften der hier vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer kompakten und doch einfachen Walzenanstellvorrichtung\ mittels der sowohl der Walzspalt zu Beginn eingestellt werden als auch der Walzspalt in einer derartigen Weise gesteuert und geregelt werden kann, daß in Längsrichtung eine einheitliche picke sichergestellt ist, und die zudem auch noch die langersehnten Eigenschaften der niedrigen Herstellungskosten, Betriebskosten und Wartungskosten aufzuweisen hat, Mittels der Walzen-Aristellvorrichtung kann das Walzwerk zydem auch noch als unter Druck arbeitendes Walzwerk oder Walzgerüst eingesetzt werden.

Für ein Walzwerk ader Walzgerüst oder eine ähnliche Vorrichtung mit einem zur Aufnahme eines Walzenpaares dienendem Gehäuse - zwischen die beiden Walzen dies.es Walzenpaares wird das zu walzende Material gefüjirt t sind in Übereinstimmung mit der hier vorliegenden Erfindung vorgesehen^:

Walzeneinbaustücke, in, denen c|i@ Walzen im bereits, erwähnten Gehäuse drehbar gelagert sind_? wobei §ieh eines. 4e? Εί-ϊΦ³.**" stücke auf das andere bezogen s,e> verstellen lägt| daß §ich zwischen den Walzen e^fi Walzspalt bilden kaiin.5

0§9811/§1|2 _a ε Η .

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- XT Hr -

eine Kraftübertragungsvorrxchtung, welche derart angeordnet ist, daß sie die verstellbare Walze entgegen der sich zwischen den Walzen aufgebauten Walzkraft drücken kann;

eine in dem bereits erwähnten Gehäuse befindliche Öffnung, in der die· Kraftübertragungsvorrxchtung derart geführt ist, daß sie mit den Einbaustücken der verstellbaren Walze in einem festen und zwangsläufigen Verhältnis steht;

ein in der vorerwähnten öffnung konzentrisch zum verlängerten Teil der bereits erwähnten Kraftübertragungsvorrxchtung angeordnetes Bauelement, mit dem die Bewegung der Kraftübertragungsvorrxchtung begrenzt und gleichzeitig damit auch die verstellbare Walze in die gewünschte Position gebracht wird;

eine von der Kraftübertragungsvorrichtung getrennte Vorrichtung, mit der das vorerwähnte Bauelement justiert wird;

Dehnvorrichtungen, welche mit dem vorerwähnten Bauelement verbunden und derart konstruiert und angeordnet sind, daß bei Betätigung der bereits genannten Kraftübertragungsvorrxchtung eine zusätzliche Bewegung der bereits erwähnten verstellbaren Walze ermöglichen.

Das zuvor beschriebene Walzwerk oder Walzgerüst ist so eingerichtet, daß es mit einem Steuerungs- und Regelungssystem zusammenarbeitet, zudem auch eine zur Erzeugung eines der Walzkraft proportionalen Signales dienende Vorrichtung und eine weitere Vorrichtung zur Veränderung der von der bereits erwähnten Kraftübertragungsvorrxchtung hervorgerufenen Kraft gehören, so daß die von der Kraftübertragung ausgehende Kraft immer gleich der algebraischen Summe von Walzkraft und von der Kraft der Dehnelemente oder Dehnvorrichtungen ist.

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Ein wesentliches Merkmal der hier vorliegenden Erfindung ist| daß das Elastizitätsverhalten einer ersten Gruppe von Walzgerüst-Konstruktionselementen, welche sich aus bestimmten oder gewissen Teilen des zuvor beschriebenen Walzen-Anstellmechanismusses - einschließlich des dehnbaren Konstruktionselementes - zusammensetzt, sowie das Elastizitätsverhalten einer zweiten Gruppe von Walzgerüst-Konstruktionselementen, bestehend aus dem Gehäuse, den Walzeneinbaustücken und den Walzen so ausgelegt ist, daß bei einer gegebenen Elastizitätsveränderung wegen einer Änderung in der Walzkraft eine entsprechende Elastizitätsveränderung sich auch bei der ersten Gruppe der Walzgerüst-Konstruktionselemente auswirkt, aber in einer Richtung, daß die Elastizitätsveränderungen in der zweiten Gruppe dadurch ausgeglichen werden.

Ein anderes wesentliches Merkmal der hier vorliegenden Erfindung besteht darin, daß der zuvor beschriebene Walzen-Anstellmechanismus so konstruiert ist, daß das zur Begrenzung der Kraftübertragungsbewegung der Kraftübertragungsvorrichtung dienende Konstruktionselement und die zur Justierung dieses Konstruktionselementes dienende Vorrichtung nur eine Kraft auszuhalten haben, die sich als Differenz aus Walzkraft und von der Kraftübertragungsvorrichtung hervorgerufenen Kraft herausgebildet hat.

Bevor nun zu den Zeichnungen, die dieser Patentschrift beiliegen, übergegangen wird, sei darauf hingewiesen, daß, wenn sich zum Zwecke der Illustration die Beschreibung auch nur auf eine Ausführung des Erfindungsgegenstandes bezieht, die in den Rahmen der hier vorliegenden Erfindung fallenden Prinzipien auch für andere Ausführungsformen Verwendung finden können. Darüberhinaus ist leicht zu ver-

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- Sr * -

stehen, daß der mit Figur 1 oben im Walzgerüst untergebrachte Walzenanstell- und Walzspalt-Regelmechanismus
gerade so gut unten im Walzwerk oder Walzgerüst untergebracht werden und sowohl bei Duo- und Quartogerüsten als auch bei anderen Mehrfachgerüsten Verwendung finden kann.

-Gl-

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Die vorgenannten Eigenschaften und Vorteile sowie auch andere und nicht genannte Eigenschaften und Vorteile sind besser zu verstehen, wenn die nachstehend gegebene Beschreibung im Zusammenhang mit den dieser Patentschrift beiliegenden Zeichnungen gelesen wird. Im einzelnen ist:

Figur 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des oberen Teiles eines WalzgerüsteS| mit der gezeigt werden soll, was derzeit die bevorzugte Ausführung ist.

Figur 2 ein Schaltplan des Steuerkreises oder Regelkreises, so wie er in Verbindung mit der mit Figur 1 wiedergegebenen Ausführung Verwendung findet.

Figur 3 eine zweite Ausführung des in den Rahmen der hier vorliegenden Erfindung fallenden Walzen-Anstellmechanismusses.

Figur H eine dritte Ausführung des in den Rahmen der hier vorliegenden Erfindung fallenden Walzen-. Anstellmechanismusses.

Figur 5 ein Schnitt längs der Achse V-V von Figur 4·.

Wie aus Figur 1 hervorgeht, wird der obere Teil eines in herkömmlicher Weise konstruierten Walzenständers 11 wiedergegeben, in dessen Ständerfenster 12 sich das Einbaustück für die Stützwalze It befindet. Die Stützwalze It ist im Einbaustück 13 drehbar gelagert. Die Stützwalze It - weil in Fachkreisen bekannt wird, dies nicht dargestellt - ist

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so konstruiert, daß sie mit der ihr zugeordneten Arbeitswalze zusammenarbeitet, welche mit einer unteren Arbeitswalze wiederum den Walzspalt bildet, wobei die untere Arbeitswalze auch von einer unteren Stützwalze gestützt wird. Die Konstruktion dieser nicht gezeigten Walzgerüst-Konstruktionselemente wird in den früheren Patenten zur Genüge wiedergegeben. Die Walzen werden von Ausgleichszylindern in der üblichen Weise auseinandergedrückt.

Wie schon erwähnt, bezieht sich die hier vorliegende Erfindung auf einen verbesserten Walzen-Anstellmechanismus, welcher den Vorteil aufweist, daß er nicht nur sehr kompakt ausgeführt ist, sondern darüberhinaus auch die Komplizierung der anderen Bauelemente des Walzwerkes oder Walzgerüstes vermeidet; vermieden werden zudem auch alle Komplizierungen und Einschränkungen oder Beeinträchtigungen beim Wechsel der Walzen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die zu besprechende Walzen-Anstellvorrichtung oben am Walzgerüst 11 angeordnet ist, und zwar derart, daß bei dem Walzwerk oder Walzgerüst ein schneller Walzenwechsel durchgeführt werden kann und ausgeklügelte oder extravagante Veränderungen an den Bauelementen des Walzwerkes oder Walzgerüstes, z.B. bei den Einbaustücken, vermieden werden.

Figur 1, welche einen der identischen Walzenständer wiedergibt, zeigt, daß die Anstellung der Stützwalze 14, und damit auch die Anstellung der ihr zugeordneten Arbeitswalze, von einem Kolben 16 gesteuert wird, dessen unteres Ende nicht direkt mit der Oberkante des Einbaustückes 13 verbunden ist, weil zwischen Kolben 16 und Einbaustück 13 eine kombinierte Preßaufsatz- und Druckmeßdosenkonstruktion angeordnet ist. Die Druckmeßdose ist dabei mit der Hinweiszahl 17 gekennzeichnet, der Preßaufsatz mit der Hinweis-

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zahl 18. Druckmeßdose und Preßaufsatz sind in einem äußeren Gehäuse 19 untergebracht, welches im Oberteil des Stützwalzen-Einbaustückes 13 angeordnet ist.

Das obere Ende des Tauchkolbens 16 und ein im Zylinder 2 3 geführter Kolben 22 sind in einem Stück gearbeitet. Der Zylinder steht mit einem Rahmen 24 in Verbindung, dessen unteres Ende mittels der relativ starken Sicherheitsmutter 2 5 auf den oberen Teil des Walzenständers 11 geschraubt ist. Wenn dies auch nicht dargestellt ist, so kann doch festgestellt werden, daß es sich bei der Kolben-Zylinder-Konstruktion um einen nur in einer Richtung wirkenden Zylinder handelt, bei dem die Oberseite des Kolbens 22 mit Druck beaufschlagt wird und den Tauchkolben 16 nach unten gegen das Einbaustück 13 drückt, und zwar, wie zu erkennen ist, mit einem Druck, welcher etwas größer als die Walzkraft des Walzwerkes oder Walzgerüstes, z.B. in der Größenordnung von 5 % bis 10 %, ist.

Konzentrisch zum Tauchkolben 16 ist eine in Vertikalrichtung verschiebbare Buchse 26 angeordnet, welche sich von der Oberkante des Ständerfensters 12 aus zum unteren Teil des Kolbens 22 hin erstreckt. Die Buchse 26 wird von einer unten an der Buchse 26 und dem Rahmen 24 angeordneten Nut-Keil -Verbindung gegen Verdrehung gesichert. Wie zu erkennen ist, ist die Buchse im Rahmen 24 untergebracht und derart angeordnet, daß sie sich bis in den Zylinder 23 hinein erstreckt. Zum oberen Ende der Buchse hin ist der Rahmen oder das Gehäuse 24 zur Aufnahme des Schneckenrades 27, mit dem die Buchse in Verbindung steht, mit einer Aussparung versehen. Mittels der Lager 28 ist das Schneckenrad 27 im Rahmen oder Gehäuse drehbar gelagert, und zwar derart, daß es sich angetrieben von einer Schnecke 29 um die Vertikal-

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achse des Tauchkolbens 16 drehen kann. Die Schnecke 2 9 wird von einem hier nicht dargestellten Elektromotor angetrieben. Sie ist innerhalb des Gehäuses oder Rahmens 21 in Lagern drehbar gelagert. Durch Umlaufen des Rades 27 wird die Buchse 26 dazu gebracht, sich in vertikaler Richtung zu bewegen. Ihre beiden Extrempositionen werden jeweils auf der rechten oder linken Seite von Figur 1 wiedergegeben.

Bei Betrachtung des Oberteiles der Buchse 26 ist zu erkennen, daß sowohl sie als auch die gegenüberliegende Fläche des Kolbens 22 mit den einander gegenüberliegenden Verschleißplatten 32 und 33 versehen sind, zwischen denen wiederum eine zusammendrückbare Feder 34 angeordnet ist. Wegen des zwischen den Platten 32 und 33 befindlichen Spaltes können diese Platten auch als Anschlagsvorrichtungen Verwendung finden, die verhindern, daß auf die Feder eine zu große Kraft einwirkt, die über die Konstruktionswerte für diese Feder hinausgeht. Bereits erwähnt worden ist, daß die Buchse 26 zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens 22 dient, dasselbe gilt dann auch für die Abwärtsbewegung des Tauchkolbens 26. Das aber ist abhängig von der Federkonstante der Feder 34. Die hier dargestellte Feder ist derart konstruiert, daß sie ein Nachstellen und Einstellen des Walzspaltes um einen Betrag von 0.080" zuläßt und eine Gesamtkraft in der Größenordnung von 200.000 lbs aushalten kann.

Es sei auch darauf hingewiesen, daß die Buchse 26, das Schneckenrad 27 und die Schnecke 29 im Hinblick auf die Walzkraft und die von der Kolbenzylinderkonstruktion ausgeübten Kraft nur die Differenz aus der Zylinderkraft und der Walzkraft auszuhalten haben. Das zur Bewegung der

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Buchse erforderliche Moment - und damit auch zur An-* stellung der Walze 14 und deren zugeordneter Arbeitswalze - braucht somit nur die zuvor erwähnte Differenzkraft zu überwinden. Durch diese Maßnahme können die Motoren für die Anstellvorrichtungen mit einer beträchtlich geringeren Leistung ausgelegt werden. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, auch'bei einem Gerüst mit kontrollierter StÜtzwalzendurchbiegung, z.B. gemäß Patent Nr. 3.2 50.150 vom 10. Mai 1966, bei dem der Tauchkolben 16 die Reaktionskraft aufzunehmen hat, der Druck im Zylinder 23 so ausgelegt werden kann, daß die Reaktionskraft aufgehoben wird, so daß - auch in diesem Fall - die Büchse 26, das Schneckenrad und die Schnecke 2 9 nur die Differenzkraft aus dem Zylinderdruck und der Walzkraft aufzunehmen haben.

Wie bereits zuvor erwähnt, ist es möglich, die Walzen-Anstellvorrichtung über die Verwendung als automatische WaIzspaltregelung auch derart einzusetzen, daß das Walzwerk oder das Walzgerüst als ein unter Druck arbeitendes Walzwerk oder Walzgerüst verwendet werden kann. Bei einer derartigen Verwendung wird der im Zylinder anstehende Druck konstant gehalten, und das zu walzende Material wird mit einem konstanten Walzdruck gewalzt. Diese Art des Walzens wird vorteilhaft beim Walzen von Aluminiumfolien verwendet. Soll das Walzwerk oder Walzgerüst als ein unter Druck arbeitendes Walzwerk oder Walzgerüst arbeiten, dann wird die Buchse so weit abgesenkt, daß der Kolben 22, seinen Druck nicht auf die Feder 34 und damit auf die Buchse 26 übertragen kann.

Eines der wesentlichen Merkmale der hier vorliegenden Erfindung ist jene, daß eine Steuerung und Regelung geschaffen ist, bei der der zuvor beschriebene Walzen-An-

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Stellmechanismus so arbeitet, daß der Walzspalt des Walzgerüstes oder des Walzwerkes automatisch und kontinuierlich nachgestellt oder eingestellt wird. In diesem Zusammenhang besteht dann noch der Vorteil, daß eine einmal festgestellte Dickenabweichung beim Material sehr schnell korrigiert wird.

Um eine automatische Walzspaltregelung zu erreichen, ist gemäß der hier vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung vorgesehen, in der die von der Kolben-Zylinder-Konstruktion ausgeübte Kraft nach der Formel

F = (Y + 1).P
gesteuert und geregelt wird.

In dieser Formel ist F gleich der vom Zylinder ausgeübten Kraft, Y gleich der Proportionalität des Moduls oder des Elastizitätskoeffizienten der Feder 3U und dem Elastizitätskoeffizienten des Walzgerüstes einschließlich des Walzenständers 11, und P ist gleich der Walzkraft»

Diese Formel ist in Obereinstimmung mit den nachstehend beschriebenen Überlegungen und Betrachtungen abgeleitet worden:

Bei dem dargestellten Walzwerk oder Walzgerüst wird der · Differenzwert aus der Zylinderkraft F und der Walzdruck P, und damit die aus diesen beiden Kräften gebildete Differenz (F-P), vom Kolben 22 über die Feder 34 in das Schneckenrad 27 und die Schnecke 29 sowie auf die Mutter 25 und damit auf den Walzenständer übertragen. Der Modul von Feder 3H und Buchse 26 sei kurz mit M_g bezeichnet, der Modul des

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Walzenständers ι der Einbaustücke, der Walzen usw. mit M_M. Das Steuerungs- und Regelungssystem soll nun die von der Kolben-Zylinder-Konstruktion 23 ausgehende Kraft im Hinblick auf die Walzkraft so verändern, daß die sich aus einer Walzkraftänderung ergebenden elastischen Veränderungen, die formelmäßig durch Λ Ρ wiedergegeben werden können,

^{Δ M}M

durch Verschiebung des Elastizitätsverhaltens der zur Anstellvorrichtung gehörenden Teile, in der Hauptsache der Feder 34, ausgleichen, wenn auch die Buchse 26 zu einem wichtigen Faktor gemacht und durch Δ F - ΔΡ formelmäßig

^MM · erfaßt werden kann. Diese Ausgleichs-Eigenschaft, die gemäß der hier vorliegenden Erfindung automatisch durchgeführt wird, wird formelmäßig wie folgt festgehalten:

S sei gleich der auf den Walzspalt bezogenen Elastizitätsänderung im Walzwerk oder im Walzgerüst;

Wird Y dem Modul der Feder über dem Modul des Walzgerüstes

dann wird Y = S " /«-i · ^ « _Λ \ TT- (Gleichung Nr. 1)

Daraus kann dann die nachstehend gegebene Formel entwickelt werden:

^{s s} Ε - CF-P)—· (Gleichung Nr. 2)

^Mm

¹S

Durch Einsetzen von Gleichung Nr. 1 in die Gleichung Nr. 2 wird die nachstehende Formel abgeleitet!

" ~ΊΓ " ""FT" (Gleichung Nr. 3)

S S S

Grt ο —

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Nun kann eine Änderung in der Walzbelastung wie folgt formelmäßig festgehalten werden: -

Δ s = YA₁. _ Af ₊ Ap _{(Gleichung Nr# H)}

M_s M_s M_s

Weil das Steuerungs- oder Pegelungssystem die Aufgabe hat das S gleich Null zu machen, können die Bedingungen zur Konstanthaltung des Walzspaltes dadurch mathematisch aufgestellt oder festgelegt werden, daß die Gleichung Nr. 4 gleich Null gesetzt wird. Dann wird

As=O= -^ + (Gleichung Nr. 5)

Mg Mg Hg

welche bei Auflösung nach F wie folgt aufgeschrieben werden kann:

Af : (ΥΜ)Δρ (Gleichung Nr. 6)

Wird F gleich dem erforderlichen Druck des Zylinders oder dessen Kraft gesetzt, dann wird

F = (Y + 1) P (Gleichung Nr. 7)

Bei der bevorzugten Ausführung sind die flexiblen Bauteile, z.B. der Buchse 26 und die Feder 34 derart konstruiert, daß Y ungefähr 0.2 und F somit gleich F = 1.2 P ist.

Wenn auch die vom Zylinder ausgehende Kraft F von den verschiedensten Steuerungs- und Regelungssystemen gesteuert und geregelt werden kann, so ist doch ein sehr zufriedenstellendes Steuerungs- und Regelungssystem mit Figur 2 wiedergegeben.

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-GS-

Aus Figur 2, mit der eine in den Rahmen der hier vorliegenden Erfindung fallende Steuerung wiedergegeben ist, geht hervor, daß die Steuerung ein Signal oder einen Impuls zu erzeugen hat» welcher in Obereinstimmung mit der Formel F= (Y + 1) . P die erforderliche Änderung im Zylinderdruck repräsentiert. Aus diesem Grunde ist ein auch in Figur 2 dargestelltes Potentiometer 38 vorgesehen, welches von Hand so eingestellt wird, daß es einen der Größe M„

entsprechendes Signal erzeugt. Dieses Signal oder dieser Impuls wird auf Summierungsverstärker 39 geschaltet, der auch noch weitere von den Potentiometern 31 und 42 ausgehende Signal, welche für gewisse veränderliche Elastizitätsgrößen der Walze und des Bandes stehen, empfängt. Im ersten Fall stehen diese Signale für Veränderungen im Walzendurchmesser, im zweiten Fall für Veränderungen in der Breite des Bandes, welche die Dehnung des Walzenständers beeinflussen. Vom Verstärker 39 wird ein modifiziertes Signal erzeugt, welches den korrigxerten Wert für die Größe M,,

wiedergibt. Dieses Signal wird dann auf einen Divisionsverstärker 43 geschaltet, der zudem auch noch ein von dem von Hand einstellbaren Potentiometer 44 ausgehendes und für die Größe Mg aus Gleichung Nr. 1 stehendes Signal empfängt.

Wie aus Figur 2 zu erkennen ist, erzeugt der Divisionsverstärker 4 3 ein Signal, das für Y steht und wie bereits erwähnt gleich S ist und schaltet dieses Signal

dann auf einen Divisionsverstärker 44a* Auf diesen Divisionsverstärker 44a wird außerdem auch noch ein vom handbetätigten Potentiometer 45 und für die Größe V stehendes Signal. Das vom Verstärker 44a ausgehende Signal, welches den Wert ^ wiedergibt, wird auf einen Verstärker 46

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geschaltet. Dieser Verstärker erhält von einem Verstärker

47 eine Größe —ψ- aufgeschaltet, wobei darauf hingewiesen sei, daß der Verstärker 47 ein vom Potentiometer 45 ausgehendes und für die Größe V stehendes Signal empfängt.

Y 1

Somit werden vom Verstärker 46 die Werteiy- + y- ) addiert und auf einen Multiplizierverstärker 48 geschaltet, welcher darüberhinaus auch noch ein vom Potentiometer 4 5 ausgehendes und für die Größe V stehendes Signal aufgeschaltet erhält. Vom Verstärker 48 wird somit ein Signal erzeugt, welches dem Viert Y + 1 entspricht, dieses Signal

Y 1 wird aus den Eingangssignalen, die für V (*τ + y > stehen erzeugt. Es sei darauf hingewiesen, daß es andere Möglichkeiten gibt, das Signal Y + 1 aufzubauen und in das System zu schalten. Die Verstärker 39 bis 48 sind somit für den Aufbau des Wertes Y + 1 nach Gleichung Nr. 7 eingesetzt, deren entsprechendes Signal dann vom Verstärker

48 auf einen Summierungsverstärker 49 geschaltet wird. Auch dieser Verstärker empfängt ein zweites für die Walzkraft P stehendes Signal.

Wie aus dem unteren Teil von Figur 2 zu erkennen ist, sendet die Druckmeßdose 17 ein Signal auf einen Sekundärverstärker 51 und ein Signal auf einen Verstärker 52, der ein weiteres Signal von dem handbetätigten Potentiometer 53 aus aufgeschaltet erhält. Das vom Verstärker 53 ausgehende Signal wird auf ein Relais 54 geschaltet, welches jeweils mit einem Schließer 54a und einem öffner 54b versehen ist. Vom Potentiometer 56 wird ein für V₁ stehendes Signal erzeugt, so daß dann, wenn der Wert P gleich Null ist oder unter einem vorbestimmten Druck liegt, das Signal V₁ für die Kraft von P steht. Je nachdem, welches Druckmeßdosen-Ausgangssignal ansteht, wird vom Relais 54 entweder das P-Signal oder das Vj-Signal auf den Verstärker 52 '

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geschaltet. Dementsprechend erzeugt der Verstärker 51 ein Signal, entweder ein P-Signal oder ein V₁-Signal, und schaltet dieses Signal dann auf den Verstärker 49. Vom Verstärker 49 wird ein Signal hervorgerufen, welches normalerweise für den Wert P (Y + 1) steht, und dann auf die Spule 58 geschaltet, welche ein den Druck in der Kolben-Zylinder-Konstruktion 23 regelndes und unten am Walzenständer 11 montiertes Ventil 58 steuert*

Es sei darauf hingewiesen, daß die mit Figur 2 dargestellten verschiedenen Verstärker von der typischen und allgemein bekannten Konstruktion sind, die von Korn und Korn in der von McGraw Hill im Jahre 1952 herausgegebenen Veröffentlichung mit der Oberschrift "Electric Analog Computers (Elektrische Analogrechner)" beschrieben worden sind.

Während des Betriebes werden die Werte der verschiedenen handbetätigten Potentiometer, z.B. Potentiometer 38, 41, 42, 44, 15, 53 und 56, vorgegeben, und die Druckmeßdose wird dann ein Signal oder einen Impuls erzeugen, welches oder welcher der tatsächlich vorhandenen Walzkraft des Walzwerkes oder Walzgerüstes proportional ist. Damit wird der Druck oder die Kraft des Zylinders 23, der durch der Größe F nach Gleichung Nr. 7 repräsentiert wird, mit der Änderung der Walzkraft um einen Betrag verändert, der zur Kompensation einer jeden Veränderung in der wirklichen Länge der Walzgerüst-Bauelemente, die durch die Größe Y gekennzeichnet ist, erforderlich ist.

Aus Figur 3, ist - wie schon bereits erwähnt - eine andere Ausführung der mit Figur 1 wiedergegebenen Walzen-Anstellvorrichiung zu erkennen. Klar sein sollte, daß im Hinblick

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auf die Anordnung der Feder und deren Zuordnung zu Tauchkolben 16 und Buchse 23 die verschiedensten Konstruktionen möglich sind. Die wichtigste Überlegung ist aber die, daß die Feder zwischen Tauchkolben und Buchse angeordnet wird, damit die Kraft von dem einen Bauelement zum anderen übertragen werden kann.

Wird Figur 3 mit Figur 1 verglichen, dann läßt sich feststellen, daß der obere Teil der Walzen-Anstellvorrichtung in großem Maße ähnlich ist und daß der große Unterschied der beiden Ausführungen des Erfindungsgegenstandes im unteren Teil der Vorrichtung zu finden ist. So ist, wie aus Figur 3 hervorgeht, der unte Teil des Tauchkolbens 16a mit einer vergrößerten Manschette 61 versehen, während die Buchse 23a einen ausgeweiteten Teil 62 mit einer zur Aufnahme der Manschette 61 des Tauchkolbens 16a dienenden öffnung 63 versehen ist. Der untere Teil der Buchse, insbesondere aber deren ausgeweiteter Teil, ist in einem Lager 64 drehbar gelagert. Es sei darauf hingewiesen, daß zwischen der oberen Oberfläche der Manschette 61 und der nahegelegenen Oberfläche der Buchse 23a ein freier Raum oder ein Spalt vorhanden ist.

Das gegenüberliegende untere Ende der Manschette ist mit einer Feder 24a verbunden, welche eine ähnliche Konstruktion wie die mit Figur 1 abgebildete Feder 21 aufweist. Ihrerseits liegt die Feder wiederum auf einer Mutter 65 auf, und zwar mit ihrer unteren Auflagefläche, wobei die durch ein geschlitztes Anschlagselement 67 gegen Verdrehung gesichert ist. Wie schon erwähnt, verhindert dieses Anschlagselement 67 ein Verdrehen der lörttft? 65, läßt aber zu, daß sich die Mutter in axialer RicM;^ längs des

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Tauchkolbens 16a bewegen kann. Die Mutter 65 ist mit ihrem Gewinde auf den unteren Teil der Buchse 2 3a aufgeschraubt, und zwar derart, daß bei einer Umdrehung des Schneckenradsatzes 68 die Buchse gehoben oder abgesenkt wird und somit den Tauchkolben 16a und mit ihm den Walzspalt einstellt. Die Feder wirkt dem von der Kolben-Zylinder-Konstruktion auf den Tauchkolben 16a übertragenem Druck entgegen. Da die Feder, die Mutter und die Buchse nur die Differenz aus der von der Kolben-Zylinder-Konstruktion ausgehenden Kraft und der Walzkraft auszuhalten haben, werden die Eigenschaften erreicht, die bereits im Zusammenhang mit der Ausführung nach Figur 1 beschrieben worden sind.

Weil in der dargelegten Ausführung die Zylinderkraft immer so gesteuert und geregelt wird, daß sie immer größer als die Walzkraft ist, d.h. F^"P, und zwar um einen Betrag der der Kraft der Feder 24a entspricht, kann daraus geschlossen werden, daß, wird die Feder 24 oder 24a derart angeordnet, daß sie mit der Zylinderkraft in gleicher Richtung wirkt anstatt wie mit den Figuren 1 und 3 gezeigt der Zylinderkraft entgegenzuwirken -, dann wird die Zylinderkraft um den Betrag der Federkraft immer kleiner sein als die Walzkraft, d.h· es wird T-CP. Für diesen Fall wird die Steuerung und Regelung der Zylinderkraft noch durch die Gleichung Nr. 6 mathematisch ausgedrückt. Die Ausführung nach Figur 3 läßt also auch die Verwendung des Walzgerüstes als ein unter Druck arbeitendes Walzwerk zu· Das Spiel der Feder 24a, der Buchse 23a und des Tauchkolbens 16a wird in der linken Ansicht der Zeichnung Nr. 3 dargestellt·

Schon erwähnt wurde, daß im Hinblick auf die Buchse 23 und -0098 13/0332 - G 14 -

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23a und auf den Tauchkolben 16 und 16a die Feder zur Erreichung bestimmter Konstruktionsvorteile - diese werden von der jeweiligen Gerüstanordnung diktiert - auch anders angeordnet werden können. Mit Figur 4 wird eine dritte Möglichkeit der Federanordnung wiedergegeben. Diese Figur zeigt einen Walzenstander 70, in dessen Bohrung der Walzen-Anstellmechanismus - dieser im wesentlichen ähnlich den zuvor beschriebenen Ausführungen - untergebracht ist. Dieser Anstellmechanismus besteht somit aus einer Kolben-Zylinder-Konstruktion 71 mit dem Kolben 72, der mit dem Tauchkolben 16b in Verbindung steht, welcher sich bis in das Ständerfenster hinein erstreckt. Konzentrisch zum Tauchkolben ist eine Buchse 2 3b angeordnet, welche mit dem Schneckenradsatz 73 zusammenwirkt. Wie bei der vorhergehenden Anordnung ist die Buchse gegen Verdrehung gesichert, kann sich aber in Vertikalrichtung bewegen. Der untere Teil der Buchse ist mit einem vergrößerten oder ausgeweiteten Teil versehen, so daß ein Hohlraum gebildet wird, der einen großen Bodenteil 71 des Tauchkolbens 16a, welcher wiederum mit seinem unteren Ende wie auch bei den vorhergehenden Ausführungen mit einem Block 76 in Verbindung steht, aufnimmt. In Teil 74 des Tauchkolbens ist eine Aussparung 77 eingearbeitet, eine ähnlich geformte öffnung 78 in die beiden einander gegenüberliegenden Seiten des ausgeweiteten Teiles der Buchse 2 3b. In diese Aussparungen ist eine Feder 24b eingesetzt. Eine derartige Konstruktion wird mit Figur 5 dargestellt.

Die Arbeitsweise der mit den Figuren 4 und 5 dargestellten Walzen-Anstellvorrichtung ist mit den vorhergehenden Aue führungen identisch und weist auch hinsichtlich der Wartung alle Vorteile auf, einschließlich der Möglichkeit, d*Ä da«

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Walzwerk als ein unter Druck arbeitendes Walzgerüst arbeiten kann. Der Walzspalt wird dabei zunächst durch Bewegung der Buchse 2 3b, welche eine Bewegung des Tauchkolbens zuläßt oder verhindert - und zwar durch die Verbindung über die Feder 2Ub -, eingestellt. Während des Betriebes bleibt die Buchse unbeweglich und nimmt nur den Differenzwert aus der Walzkraft und der Zylinderkraft auf, während sich der Tauchkolben zum Biegen der Feder und zur Ausführung einer Walzspaltregelung relativ zur Buchse bewegt.

In Obereinstiimnung mit den Vorschriften des Patentgesetzes ist das Prinzip, und die Arbeitsweise der hier vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die beste Ausführung des Erfindungsgegenstandes beschrieben und erläutert worden« Es sollte jedoch klar sein, daß die Erfindung innerhalb des Rahmens der dieser Patentschrift anhängenden Ansprüche auch noch auf andere Weise als hier erläutert und beschrieben realisiert werden kann.

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Claims (3)

Pate nta ns pr üc he

1) Bei einem Walzgerüst oder einer ähnlxchen Vorrichtung mit einem Gehäuse zur Aufnahme eines zusammenwirkenden Walzenpaares, durch daß das zu walzende Material geführt wird,

Walzeneinbaustücke, mittels denen die Walzen im Gehäuse drehbar gelagert werden; dabe* mindestens ein Walzen-Einbaustück auf das andere b& _oen verstellbar, damit sich zwischen den Walzen ein veränderlicher Walzspalt aufbauen kann,

eine Kraftübertragungsvorrichtung, die derart angeordnet ist, daß sie die verstellbare Walze in Richtung gegen den sich zwischen den Walzen aufbauenden Walzdruck drücken kann,

eine in das bereits erwähnte Gehäuse oder den Walzenständer eingearbeitete öffnung, durch die sich ein Teil des erwähnten Kraftübertragers erstreckt, um dann ein festes Verhältnis zu den Einbaustücken der verstellbaren Walze einzunehmen,

ein in der vorgenannten Öffnung konzentrisch zu dem verlängerten Teil der Kraftübertragungsvorrichtung und zu dessen Bewegungsbegrenzung angeordnetes Bauelement, das durch die Begrenzung der Bswegir- leichzeitig die Walze in die gewünschte Positiv i-

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eine der Einstellung des vorgenannten Bauelementes dienende und von der Kraftübertragungsvorrichtung getrennte Vorrichtung;

mit dem vorgenannten Bauelement in Verbindung stehende Dehnvorrichtung, welche derart konstruiert und angeordnet sind, daß sie bei Betätigung des vorgenannten Kraftübertragers eine zusätzliche Bewegung der bereits erwähnten verstellbaren Walze zulassen.

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2) Für ein Walzwerk oder Walzgerüst gemäß Anspruch 1 ein Steuerungs- oder Regelungssystem mit Vorrichtungen, welche ein der Veränderung der Walzkraft proportionales Signal erzeugen» und mit Vorrichtungen, welche die auf die bereits erwähnte Kraftübertragungsvorrichtung ausgeübte Kraft verändern, so daß die von ihr ausgehende Kraft immer gleich der algebraischen Summe aus der Walzkraft und der Kraft der bereits erwähnten dehnbaren Bauelemente sein wird.

3) Für ein Walzwerk oder Walzgerüst gemäß Anspruch 1, welches die erste Gruppe der Walzgerüst-Bauelemente, zu denen die leicht dehnbaren Bauteile gehören, bereits aufweist, eine zweite Gruppe von Walzgerüst-Bauelementen, zu denen der Walzenständer, die Walzeneinbaustücke und die Walzen gehören, und bei dem bei einer Elastizitätsänderung in der zweiten Gruppe, resultierend aus einer Änderung der Walzkraft, eine entsprechende Elastizitätsveränderung in der ersten Gruppe der Walzgerüst-Bauelemente durchgeführt wird, und zwar in einer Richtung, daß die Elastizitätsveränderungen der zweiten Gruppe kompensiert und ausgeglichen werden.

Ό Für ein Walzwerk oder Walzgertist gemäß Anspruch 1, bei dem das erwähnte Bauteil so angeordnet und konstruiert ist, daß es die Bewegung der Kraftübertragungsvorrichtung begrenzt, und bei dem die Vorrichtung zur Justierung des vorgenannten Bauteiles nur der Differenz aus Walzkraft und von der Kraftübertragungevorrichtung ausgehender Kraft ausgesetzt sind.

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