DE1623127C3 - Anordnung zur berührungslosen elektrischen Bestimmung des Walzspaltes von Walzwerken - Google Patents

Description

Walzspaltmessung auf optischem Weg durchzuführen. einen Sondenträger 17, der die Walzen nicht berührt. Eine derartige Einrichtung hat sich jedoch aus be- Dieser Sondenträger 17 wird über den gesamten triebstechnischen Gründen, wie etwa Verschmutzung Walzenstellbereich durch die Doppelgabel symmedes Walzspaltes und häufiger Walzenwechsel, eben- trisch zu der radialen, d. h. durch die beiden Walzenfalls als ungeeignet erwiesen. 5 mittelpunkte verlaufende Symmetrieachse 20 geführt,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine die damit gleichzeitig die Meßachse ist.

Anordnung zur berührungslosen elektrischen Be- In F i g. 3 ist schematisch der beispielsweise unter

Stimmung des Walzspaltes von Kalt- und Warmwalz- dem Einfluß der beim Walzen auftretenden äußeren

werken zu schaffen, die es gestattet, mit hoher Ge- Kraft P sich einstellende Versatz Δ X der Walzen dar-

nauigkeit den wahren Wert des Walzspaltes zu er- io gestellt. Dieser bei Reversiergerüsten in beiden Rich-

fassen. tungen auftretende statische Achsversatz, der zu einer

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch ge- Verlagerung der Symmetrieachse 20 in die neue Stel-

löst, daß eine dem unter Last eintretenden Achsver- lung 21 führt, kann so groß werden, daß feststehende,

satz der Walzen folgende Doppelgabel das den vor und hinter dem Walzspalt angeordnete Sonden

Walzspalt bestimmende Walzenpaar federnd rei- 15 den Meßfehler nicht mehr auszumitteln vermögen,

bungsarm umfaßt und in ihrem die obere Gabel mit Diesen Mangel vermeidet die Anordnung nach der

der unteren Gabel verbindenden Quersteg einen die Fig. 2.

Walzen nicht berührenden, zwangläufig symmetrisch Gemäß F i g. 4 enthält die Anordnung dabei zwei zu der durch die Walzachsenmittelpunkte verlaufen- magnetfeldabhängige Sonden 10' und 10", die symden Meßachse geführten Sondenträger aufweist, der 20 metrisch zu beiden Seiten der Meßachse liegen. Aus symmetrisch zu beiden Seiten der Meßachse je eine Gründen der optimalen Feldverteilung bei vorgegebeauf ein im Walzspalt erzeugtes Magnetfeld empfind- nem Walzenstellbereich (L_max—L_min) sind die Sonden liehe Meßsonde enthält, deren feldstärkeabhängige 10' und 10" jeweils in ein zylindrisch ausgebildetes elektrische Ausgangssignale nach Mitteilung ein Maß Polpaar mit dem Polabstand Z eingebettet. Die kegelfür den Walzspalt darstellen. 25 förmigen Gegenseiten der der Walzenkrümmung an-

Durch diese Ausbildung ergibt sich der Vorteil, gepaßten Pole 18', 18" bzw. 19', 19" weisen in Rich-

daß einerseits der wahre Wert des Walzspaltes, in tung der Walzen 1 bzw. 4. Der Sondenträger 17 selbst

den die Walzenexzentrizität, die Walzenabplattung, besteht aus einem magnetisch nicht leitenden Werk-

das Lagerspiel usw. eingehen, erfaßt wird und daß stoff.

andererseits der Achsversatz der Walzen auch bei 30 Nach F i g. 5 werden die Magnetflüsse Φ_α und Φ_&

wechselndem Vorzeichen nicht in das Meßergebnis durch zwei symmetrisch zur Meßachse angeordnete,

eingeht. stromdurchflossene Spulen 9', 9" erzeugt. In der Meß-

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbil- achse ist außerdem noch eine zweckmäßig in den düngen der Anordnung bilden den Gegenstand von Sondenträger 17 (F i g. 4) eingebaute Temperatur-Unteransprüchen. 35 sonde 24 vorgesehen, mit der in bekannter Weise die

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Temperaturabhängigkeit der Meßsonden ausgeglichen

beispielsweise gewählten, schematisch vereinfachten werden kann.

Ausführungsformen der Anordnung veranschaulicht. Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 wird der

Es zeigt die beiden Meßsonden 10', 10" durchsetzende Ma-

F i g. 1 zwei den zu messenden Spalt einschließende, 40 gnetfluß 11 unsymmetrisch über den durch die mit

stark schematisierte Walzen, konstantem Strom gespeiste Feldwicklung 9 erregten

Fig. 2 eine Ausführungsform der Anordnung Magnetanker 8 erzeugt, dessen Polschuhe 8' und 8"

nach der Erfindung, sich mit kleinstem Restluftspalt der Walzenkontur

F i g. 3 eine schematische Darstellung des Achs- anpassen. Dank des vernachlässigbaren magnetischen

Versatzes zwischen zwei rotierenden Walzen, 45 Widerstandes der Eisenwege und der Restluftspalte

F i g. 4 eine Einzelheit einer Ausführungsform der 1-8' und 4-8" ist der durch konstanten Erregerstrom

Anordnung nach der Erfindung, erzeugte magnetische Fluß 11 in dem ersten Magnet-

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der Anord- kreis mit ausreichender Genauigkeit eine Funktion

F i g. 6 eine weitere Ausführungsform nach der des lichten Walzenabstandes L. Das elektrische AusErfindung, 50 gangssignal der in Serie geschalteten Meßsonden 10'

F i g. 7 die Anordnung nach der Erfindung in und 10" kann beispielsweise einem Brückenzweig

einem Walzspalt-Regelkreis. einer Brücke 13 als Vergleicher eingespeist werden.

Gemäß F i g. 1 liegt zwischen den Walzen 1 und 4 In bekannter Weise wird dieses Ausgangssignal mit der Walzspalt L. Die Walzen 1,4 sind über ihre zu- dem Ausgangssignal eines gleichartigen Sondengehörigen Wellen 2, 5 und deren Lager sowie das 55 paares 12' und 12", das sich in einem zweiten geGestell 7 kraftschlüssig miteinander verbunden. trennten Magnetkreis mit dem Joch 15, der Erreger-Magnetisch sind die Walzen jedoch entweder über wicklung 16 und dem Magnetfluß 14 befindet, verdas Gestell 7 oder zumindest durch einen aus nicht- glichen und der Differenzwert von dem Galvanometer ferromagnetischem Werkstoff bestehenden Zwischen- 25 angezeigt. Bei dieser Anordnung kann der Walzring 3, 6 voneinander isoliert. 60 spalt L dadurch bestimmt werden, daß die Brücke

Zur berührungslosen elektrischen Bestimmung des durch Veränderung des Erregerstromes i in der Er-Walzspaltes ist nun gemäß F i g. 2 eine Doppelgabel regerwicklung 16 auf Null abgeglichen wird,
mit den Gabelarmen 23', 23", 23'", 23"" und einem Die Messung des Walzspaltes und seine Regelung Quersteg derart angeordnet, daß sie das Walzen- auf einen vorgegebenen Wert ist in F i g. 7 schemapaar I, 4 federnd umfaßt, wobei an den Enden der 65 tisch veranschaulicht. Der Walzspalt zwischen den vier Gabelarme angeordnete Rollen 22', 22", 22'", Walzen 1 und 4 wird über die durch den konstanten 22"" für die notwendige reibungsarme Auflage sor- Erregerstrom i_L erzeugte Luftspaltinduktion mittels gen. Der Quersteg der Doppelgabel trägt in der Mitte der Sonde 10 als Istwert gemessen und in der Brük-

kenschaltung 13 mit einem Sollwert verglichen, den eine Sonde 12 liefert, ähnlich wie in F i g. 6. Der die Spule 16 zur Erzeugung des Magnetflusses in dem Joch 15 durchfließende Erregerstrom i_M ist dabei über ein Potentiometer 28 einstellbar, das somit als Sollwertgeber dient. Bei Nullabgleich der Brücke 13 ist bei gleicher Kennlinie der Sonden 10 und 12 folglich B₁ = B_M und weiter i_M = /(L). Bei einer Änderung des Walzspaltes L bzw. der Induktion B_L wirkt die im Galvanometerzweig auftretende Differenzspannung über einen Verstärker26 so auf ein z.B. aus hydraulischem Steuerventil und Zylinder bestehendes Stellglied 27 für den Walzenabstand ein, daß der Induktions-Istwert B_L dem Induktions-Sollwert B_M nachgeführt wird und somit die Ist-Länge (Spaltweite) der Soll-Länge entspricht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 im zu messenden Luftspalt auf permanentmagne- Patentansprüche: tischem oder auf elektromagnetischem Wege erzeugt werden. Außerdem ist hieraus bekannt, an Stelle

1. Anordnung zur berührungslosen elektrischen einer einzigen magnetfeldempfindlichen Sonde zwei Bestimmung des Walzspaltes von Walzwerken, 5 derartige Sonden in Brückenschaltung zu verwenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem von denen die eine im Meßkreis und die andere in unter Last eintretenden Achsversatz der Walzen einem Vergleichskreis liegt. Hierdurch werden Ver-(1, 4) folgende Doppelgabel (23' bis 23"") das fälschungen des Meßergebnisses infolge der Tempeden Walzspalt (L) bestimmende Walzenpaar raturabhängigkeit der Sonden und infolge von Speiseil, 4) federnd reibungsarm umfaßt und in ihrem io Stromänderungen vermieden.

die obere Gabel (23', 23") mit der unteren Gabel Aus »Archiv für technisches Messen«, Blatt (23'", 23"") verbindenden Quersteg einen die V 392 —4, August 1966, S. 175 bis 178, ist außer-Walzen (1,4) nicht berührenden, zwangläufig dem eine Anordnung zur genauen Messung sehr symmetrisch zu der durch die Walzachsenmittel- kleiner Hallspannungen, wie sie bei niedrigen Indukpunkte verlaufenden Meßachse geführten Son- 15 tionen auftreten, bekannt, bei der zwei Hallgeneradenträger (17) aufweist, der symmetrisch zu bei- toren in bestimmter Weise in Serie geschaltet sind, den Seiten der Meßachse (20, 21) je eine auf ein um dadurch die durch Nullspannungen, magnetische im Walzspalt (L) erzeugtes Magnetfeld empfind- Remanenzinduktionen und thermoelektrische Spanliche Meßsonde (10', 10") enthält, deren feld- nungen hervorgerufenen Störeinflüsse auszuschalten, stärkeabhängige elektrische Ausgangssignale nach 20 Diese bekannten Anordnungen sind zur berüh-Mitteilung ein Maß für den Walzspalt darstellen. rungslosen elektrischen Bestimmung des Walzspaltes

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- von Walzwerken nicht geeignet. Während nämlich kennzeichnet, daß der Träger (17) aus nicht- die berührungslose Messung des Luftspaltes zwimagnetischem Material besteht, in dem im Be- sehen dem Rotor und dem Ständer einer rotierenden reich der Meßsonden (10', 10") in Richtung der 25 Maschine, wie etwa nach dem genannten deutschen Durchflutung (Φ) Polschuhe (18', 18"; 19', 19") Gebrauchsmuster, keine besonderen Schwierigkeiten angeordnet sind. bietet, weil einerseits die Sonde im Ständer angeord-

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, da- net werden kann und andererseits der Luftspalt nur durch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld im innerhalb eines vergleichsweise geringen Bereiches Walzspalt (L) elektromagnetisch (8, 9, 9', 9") er- 30 veränderlich ist, und diese Änderung auch nicht mit zeugt ist. besonders hoher Genauigkeit gemessen werden muß,

4. Anordnung nach Anspruch 1,2 oder 3, da- so daß eine Auflösung von etwa 10~² als durchaus durch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale befriedigend angesehen werden kann, liegen bei der der Meßsonden (10) auf den ersten Eingang eines Walzenspaltmessung demgegenüber erheblich er-Vergleichers (13) gelangen, dessen zweiter Ein- 35 schwerte Bedingungen vor. Hier muß nämlich über gang ein Vergleichssignal erhält und dessen Aus- einen großen Meßbereich eine sehr hohe Meßgenauiggangsdifferenzsignal auf ein den Walzspalt (L) keit von etwa 1 μ eingehalten werden, was bei beeinflussendes Stellglied (27) gelangt. üblichen Spaltweiten einer Wegauflösung von beispielsweise 10~⁴ entspricht. Neben den den magnet-

40 feldabhängigen Sonden selbst anhaftenden Stör-

größen, die durch die genannten bekannten Anordnungen ausgeschaltet werden können, treten nun bei der Walzspaltmessung verschiedene, meist dyna-

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur beruh- mische Störgrößen wie etwa die Walzenexzentrizität

rungslosen elektrischen Bestimmung des Walzspaltes 45 und die Walzenabplattung auf, die durch die Mes-

von Walzwerken. sung erfaßt werden sollen, die jedoch andererseits

Es sind bereits verschiedene Anordnungen zur Er- nicht durch den im Betrieb in der Größe schwanken-

mittlung einer Abmessung, z. B. der Dicke, eines den und bei Reversiergerüsten auch im Vorzeichen

ferromagnetischen Körpers auf elektrischem Wege wechselnden Achsversatz der Walzen beeinflußt-wer-

bekannt. Ein Teil dieser Anordnungen verwendet 5° den soll.

ein magnetisches Gleich- oder Wechselfeld und Es wurde auch schon versucht, das Problem der

arbeitet mit einem Fühler oder auch berührungslos. exakten Walzspaltmessung, die ihrerseits Voraus-

Es ist ebenfalls bekannt, die Dicke eines nicht- Setzung für die Konstanthaltung der Walzdicke des ferromagnetischen Körpers, beispielsweise einer Walzgutes ist, auf anderem Wege zu lösen. Bislang Farbschicht, dadurch zu bestimmen, daß das seiten- 55 werden im wesentlichen zwei Verfahren praktisch parallele Meßobjekt zusammen mit einer feldabhän- angewendet, und zwar das der Banddickenmessung gigen Sonde, z. B. einem Hallgenerator, zwischen . hinter dem Walzspalt, also außerhalb des Walzzwei Permanentmagnete bekannter Feldstärke einge- gerüstes, und das der Walzkraftmessung im Gerüst, schlossen wird und die Dicke des Meßobjekts zu- Während das erste Verfahren dem Bedürfnis nach sammen mit der Sondendicke mechanisch gemessen 60 einer echten Walzspaltmessung als Eingangsgröße und elektrisch angezeigt wird. für eine" Walzspaltregelung nicht gerecht wird, da

Auch ist es allgemein bekannt, die Induktion im Meßort und Stellort voneinander'räumlich getrennt Luftspalt von elektrischen Maschinen mittels Wismut- sind, haftet dem Verfahren der Walzkraftmessung Spiralen oder modernerer Halbleiter, z. B. aus (wie im übrigen jedem indirekten Meßverfahren) der Indiumantimonid, zu messen. Dabei kann bei einer 65 Nachteil an, daß eine Reihe von Störgrößen, wie solchen Anordnung zur Messung des Radial- oder Walzgeschwindigkeit, Walzenexzentrizität, Lager-Axialspieles von rotierenden Maschinen nach dem spiel usw., nicht erfaßt und eliminiert werden können, deutschen Gebrauchsmuster 1 760 384 die Erregung Es wurde außerdem bereits versucht, eine echte