DE2203911A1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern der planheit eines kontinuierlich eine streckvorrichtung im gespannten zustand durchlaufenden metallbandes - Google Patents

Description

Patentanwalt Dr.-Ing. Günther Ackmann, 41 Duisburg, Claubergstraße 24 24.1.1972

22.1033 (32.756) / Schli.

BWG Bergwerk- und Walzwerk-Maschinenbau GmbH., 41oo Duisburg, Mercatorstr. 74

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Planheit eines kontinuierlich eine Streckvorrichtung im gespannten Zustand durchlaufenden Metallbandes

Die Erfindung betrifft das Steuern der Planheit eines kontinuierlich eine Streck-Biegevorrichtung im gespannten Zustand durchlaufenden Metallbandes durch Veränderung des Streckgrades und/oder durch Verstellung der Eintauchtiefe einer oder mehrerer Richtrollen, und hat ein besonders zweckmäßiges Verfahren sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zum Gegenstand, durch welche die Steuerung selbsttätig erfolgt.

Bei Streck-Biegevorrichtungen werden die unter Zug stehenden Metallbänder durch ein fortlaufendes wechselseitiges Biegen plastisch gelenkt und durch nachfolgende Richtrollen gerichtet» Da in den kontinuierlich arbeitenden Bandbehandlungslinien aufeinanderfolgend ständig verschiedene Bandabmessungen und Bandwerkstoffe zu verarbeiten sind, müssen die Richtmaschinen ständig neu eingestellt werden. Durch das Streck-Biegerichten sollen insbesondere die Rand— und Mittelwellen der Bänder beseitigt und eine gute Planheit erreicht werden^ Nach der plastischen Biegung und anschließenden Rückfederung eines Bandes entstehen rieben einer Krümmung in Längsrichtung auch solche in Querrichtung. Beim Streek-Biegerichten wird das Band zunächst wechselseitig gestreckt.

309832/0106

Nach dem Überlaufen der letzten Streckrolle verbleiben Krümmungen in Längs- und Querrichtung. Das Band muß nun nochmals in entgegengesetzter Richtung soweit plastisch verformt werden, daß die sich um Entspannen bildenden Nuten Eigenspannungen in Quer- wie auch in Längsrichtung in der neutralen Faser, d.h. in Bandmitte, ihre Spannungs- und Momenten-Null-Linie finden. Die Querkrümmung steht also in direkter Abhängigkeit von der Längskrümmung. Ist die Querkrümmung bei einem geraden Band verschwunden, so ist das Band auch in Längsrichtung gerade. Die Planheit läßt sich also auch bei einem unter Zug stehenden Band nach dem Durchlaufen der Streckeinheiten beurteilen. Bei den bekannten Streck-Biegevorrichtungen wird die Größe des Streckgrades bisher vom Bedienungspersonal aufgrund ihrer Erfahrungen vorgewählt. Das Bedienungspersonal muß dabei ständig das Band im Auge behalten und beim Eintreten einer Querwölbung oder einer LängsSchwellung den Streckgrad oder die Eintauchtiefe einer oder mehrerer Richtrollen verstellen» Hierbei ist zu berücksichtigen, daß bei einem zu geringen Streckgrad Unebenheiten im Band verbleiben können, jedoch bei zu großem Streckgrad eine unerwünscnte Verfestigung des Materials durch die Kaltverformung eintreten kann« Die personelle Steuerung erfordert deshalb ein hohes Maß an Erfahrung und Zuverlässigkeit ο

Die Erfindung geht weiterhin davon aus, daß bei Spannvorrichtungen zum kontinuierlichen Strecken von Bändern mit zwei Spanngerusten die Spannkraft über ein Bandzug-Meßgerät oder ein Bandgeschwindigkeits—Meßgerät geregelt werden kann. Diese Regelvorrichtungen sind jedoch nicht zur Steuerung der Planheit des durchlaufenden Metallbandes geeignet.

309832/0106

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Planhe it eines kontinuierlich eine Streck-Biegevorrichtung im gespannten Zustand durchlaufenden Metallbandes durch Veränderung des Streckgrades und/oder durch Verstellung der Eintauchtiefe einer oder mehrerer Richtrollen zu entwickeln, welches eine selbsttätige Arbeitsweise ermöglicht und innerhalb vorgegebener Grenzen arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Abstand von unter oder über dem Metallband gegenüber dem Bandbereich und der Bandmitte angeordneten Meßstellen zur Bandfläche gemessen und durch Vergleich des Meßwertes der Bandmitte, mit den Meßwerten der Bandbereiche positiver oder negativer Steuergrößen erzeugt werden, welche verstärkt auf Stellglieder zur Vergrößerung oder Verringerung der Eintauchtiefe der Richtrolle(n) einwirken, während schwellende Meßwerte an jeder Meßstelle als Steuergröße auf Stellglieder zur Erhöhung des Streckgrades einwirken.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Planheit des Metallbandes ständig gemessen wird und im Falle einer Unplanheit in Querrichtung und/oder Längsrichtung des Metallbandes die erforderlichen Steuerschritte selbsttätig ausgeführt werden. Hat sich beispielsweise eine Querwölbung im Metallband im Meßbereich gebildet, so ergibt der Vergleich der Meßwerte zwischen Bandmitte und denen der Randbereiche bei einer Auswölbung nach oben oder einer Ausw'ölbung nach unten positive oder negative Steuergrößen, welche nach geeigneter Verstärkung auf die Stellglsder einwirken und die Eintauchtiefe der Richtrollen vergrößern oder verlängern. Entstehen hingegen Schwellungen ■ in Längsrichtung im Randbereich oder in der Bandmitte, so

309832/0106

werden diese von der zugehörigen Meßstelle ermittelt und als Steuergröße zur Veränderung des Streckgrades genutzt. Das neue Steuerverfahren hat den weiteren Vorteil, daß qualifiziertes Bedienungspersonal eingespart werden kann und unabhängig von der Beurteilungsfähigkeit einer Bedienungsperson eine selbständige Steuerung ständig erfolgt. Die Qualität des die Streckbiegevorrichtung verlassenden Metallbandes ist deshalb wesentlich gleichmäßiger.

Vorzugsweise erfolgt die Vergrößerung oder Verringerung der Eintauchtiefe durch die Abstandsmessung hinter den Richtrollen. Hierdurch wird insbesondere die Planneit am Auslaufende der Richtrollen erfaßt. Um außerdem auch bereits vor den Richtrollen eventuell vorhandene längs Schwellungen zu erfassen, können die die Erhöhung des Streckgrades bewirkenden Abstandsmessungen vor den Richtrollen erfolgen, während die hinter den Richtrollen vorhandenen Meßstellen ebenfalls eventuell dort noch auftretende LängsSchwellungen erfassen.

Das neuartige Verfahren ist mit einer einfachen Vorrichtung ausführbar. Sie besteht aus unter oder über dem Metallband im Randbereich und in Bandmitte angeordneten Abstands-Meßgeräten, wobei die positiven und negativen Ausgänge des mittleren Abstands-Meßgerätes mit den negativen bzw. positiven Ausgängen der Abstandsmeßgeräte der Randbereiche parallel geschaltet an je einen Dreipunkt-iiegler angeschlossen sind, deren Schalter die Stellglieder zur Verstellung der Eintauchtiefe beaufschlagen, während die Ausgänge eines jeden Abstands-Meßgerätes an einen Schmitt-Trigger-Schaltverstärker mit mehreren Schwellwerten angeschlossen sind, deren Schalter die Stellglieder zur Einstellung des Streckgrades beaufschlagen. Eine solche Vorrichtung erfaßt in vorteilhafter Weise sowohl die in Querrichtung als auch die in Längsrichtung verlaufenden Krümmungen bzw. Schwellungen.

309832/0106

Zweckmäßig sind diese Abstands-Meßgeräte hinter der oder den Richtrollen angeordnet. Zur Erfassung eventuell vor den Richtrollen auftretender LängsSchwellungen sind in einem der Bandgeschwindigkeit entsprechenden Abstand vor der oder den Richtrollen zusätzliche Abstandsmeßgeräte angeordnet, deren Awusgänge an je einen Schmitt-Trigger-Schaltverstärker mit mehreren Schwellwerten angeschlossen sind, deren Schalter die Stellglieder zur Einstellung des Streckgrades beaufschlagen.

Die Ausbildung der Abstandsmeßgeräte kann verschieden sein. So besteht einmal die Möglichkeit, für verschiedene Bandbreiten im Ranäbereich des Metallbandes mehrere Abstandsmeßgeräte anzuordnen oder auf jeder Seite ein verstellbares Abstandsmeßgerät vorzusehen. Als Abstandsmeßgeräte sind vorzugsweise berührungslos messende Geräte zu verwenden. Geeignet sind jedoch alle Sensoren, welche den Abstand zwischen sich und dem Metallband auf optischem, magnetischem, elektrischem oder mechanischem Wege messen.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausfünrungsbeispieles nähe^eschrieben, und zwar zeigt

Figur 1 eine schematische Ansicht einer Spannvorrichtung mit zugeordneter Streck-Biegevorrichtung,

Figur 2 den Gegenstand der Figur 1 im mittleren Bereich in vergrößertem Maßstab,

Figuren 3 bis 5 einen mittleren Querschnitt durch die Vorrichtung nach Figur 1 mit verschieden gewölbtem und planem Metallband,

Figur 6 einen Ausschnitt des Metallbandes mit Längsschwellungen und

Figur 7 ein Schaltbild der Steuervorrichtung.

309832/0106

Wie Figur 1 zeigt, durchläuft das Metallband 9 zwei Streckgerüste, deren Spannrollen 1 angedeutet sind. Durch diese erhält das Metallband einen vorbestimmten Spanngrad. In der Linie sind mehrere Stützrollen 2 vorgesehen. Vom Einlaufende her sind zunächst Walkrollen 4 und ctaach eine Richtrolle 3 angeordnet. Wie die Figuren 1 und 2 erkennen lassen, ist hinter der Richtrolle 3 quer verlaufend unterhalb des Metallbandes eine Trägerleiste 5 für Abstands-Meßgeräte 6 vorgesehen. Wie die Figuren 3 bis 5 zeigen, sind auf der Trägerleiste 5 im Randbereich je drei Abstandsmeßgeräte 6 bzw. 8 vorgesehen, während etwa in Bandmitte ein Abstands— meßgerät 7 befestigt ist. Die Meßgeräte sind derart angeordnet, daß sie den Abstand des über ihnen entlanglaufenden Metallbandes 9 messen.

Zusätzlich ist bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 vor den Walkrollen 4 ebenfalls eine Trägerleiste 5 mit ähnlich angeordneten Abstandsmeßgeräten 6 bis 8 angebracht»

Figur 7 zeigt, daß die Abstandsmeßgeräte 6 bis 8 Ausgänge a, b, c, haben, welche positive und negative Werte geben. Diese sind parallel geschaltet, so daß sie miteinander verglichen werden. Durch den Vergleich werden positive oder negative Steuergrößen erzeugt, welche zwei Dreipunkt—Reglern 12, 13 zugeführt werden. In diesen werden die Steuergrößen verstärkt und wirken über einen Schmitt-Trigger-Scnalter auf Schalter 14 bis 17 ein.

Außerdem sind die Ausgänge +a, -a, +b, -b, +c, -c, über einen Impedanzwandler 18 an Schmitt-Trigger-Schaltverstärker 19 bis 21 angeschlossen, denen jereils drei verschiedene Schwellwerte zugeordnet sind. Ihre Schalter sind mit 22 bis 3o bezeichnet.

309832/0106

Die Schalter 14 bis 17 sind in den Stromkreis der Stellglieder für die Veränderung der Eintauchtiefe der,Richtrolle 3 eingeschaltet. Durch Betätigung der Schalter 14 und 16 wird die Eintauchtiefe erhöht und umgekehrt durch Betätigung der Schalter 17, 15, erniedrigt. Die Schalter 19 bis 3o sind hingegen in den Schaltkreis der Stellglieder für die Veränderung des Streckgrades eingeschaltet, also beim Ausführungsbeispiel den Spannrollen 1 zugeordnet.

Mit der vorstehend beschriebenen Schaltvorrichtung werden also sowohl die Stellglieder zur Veränderung der Eintauchtiefe der Richtrolle als auch die Stellglieder zur Veränderung des Streck- bzw. Spanngrades beaufschlagt.

Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, ist vor den Walkrollen 4 eine weitere Trägerleiste 5 mit Abstandsmetigeräten 6 bis 8 vorgesehen. Diese Abstandsmeßgeräte sind jedoch nur an Schmitt—Trigger-Schaltverstärker entsprechend den Bezugs— zeichen 19 bis 21 mix zugehörigen Schaltern 22 bis 3o angeschlossen.

Die Figuren 3 bis 5 zeigen im Randbereich je drei Abstands— meßgeräte bzw 8, um eine Anpassung an bestimmte Bandbreiten zu erhalten. Nach einer anderen Aus führung s form kamin jedem Bandbereich auch nur ein Abstandsmeßgerät vorgesehen sein, welches dann verschiebbar angeordnet ist und eine Anpassung an verschiedene Bandbreiten ermöglicht.

Währen^ des Betriebes messen die Abstandsmeßgeräte 6 bis 8 ständig ihren Abstand zu dem Metallband 9 (vgl. Figur 5). Entsteht nun während des Betriebes eine Wölbung nach unten oder nach oben (vgl. Figuren 3 und 4), so ergeben sich verschiedene Meßwerte einerseits von den Randbereichen und andererseits von der Bandmitte her zum quer gekrümmten Metallband Io. Hierdurch werden aber beim Vergleich der Ausgangswerte positive oder negative Steuergrößen erzeugt, welche über die Schmitt-Trigger-Schaltung der Dreipunkt-Regler 12, die Schalter 14 bis 17 betätigen und die Eintauchtiefe über

309832/0106

die Stellglieder erhöhen oder erniedrigen.

Haben sich andererseits während des Betriebes in einem der Randbereiche oder in Bandmitte Längsschwellungen gebildet (vgl. Figur b), so erfaßt das dem Bereich zugehörige Abstandsmeßgerät diese. Die Schmitt-Trigger-Schal t verstärker 19 bis 21 erfassen diese Werte über den betreffenden Impedanzwandler und je nach der Schwellgröße wird einer oder mehrere der Schalter 19 bis 3o eines jeden SchaltVerstärkers eingeschaltet. Hierbei arbeitet jedes Abstandsmeßgerät unabhängig von den anderen- Läßt beispielsweise ein Abstandsmeßgerät 6 im Randbereich infolge einer dort vorhandenen LängsSchwellung eine Erhöhung des Streckgrades aus und tritt dann beispielsweise noch eine LängsSchwellung in Bandmitte oder auf der anderen Bandseite auf, so werden diese Langsschwellungen von den dortigen Abstandsmeßgeräten erfaßt, di-e über ihren Schaltverstärker eine weitere Erhöhung des Streckgrades auslösen, bis auch dort die Schwellung beseitigt ist. Sind die Schwellungen ao stark, daß auch nach Einschalten des ersten Schalters 22, oder 28 noch eine Schwellung verbleibt, so gibt das betreffende Abstandsmeßgerät einen entsprechenden Impuls, so daß der Schwellwert des zweiten Schmitt-Triggers überschritten und dann die Schalter 23, 26, 29 eingeschaltet werden. Das gleiche wiederholt sich auch bei noch verbleibenden Längsschwellungen, so daß schließlich noch über die dritten Schmitt-Trigger-Schaltverstärker die Schalter 24, 27 oder eingeschaltet werden. Die Schwellwerte für die drei den SchaltVerstärkern zugeordneten Schmitt-Trigger können den praktischen Verhältnissen günstig angepaßt werden.

309832/0106

_ n_

Die Abstandsmeßgeräte 6 bis 8, welche vor den Walkrollen 4 angeordnet sind, wirken lediglich über ihre Schmitt-Trigger-Schaltverstärker auf eine Veränderung des Streckgrades ein. Ihr Zweck ist es, bereits vor den Walkrollen auftretende LängsSchwellungen zu erfassen und durch Erhöhung des Streetgrades zu beseitigen» Dabei ist lediglich dafür Jorge zu tragen, daß die Abstands-Meßgeräte in einem solchen Abstand vor den Walkrollen angeordnet sind, daß der Steuerbefehl ausgeführt ist, ehe die betreffenden gemessenai Stellendes Metallbandes die Walkrollen 4 erreicht haben.

Der Gegenstand der Erfindung bleibt nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind zahlreiche Änderungen durchführbar, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird» So besteht beispielsweise die Möglichkeit, anstelle der Abstands-Meßgeräte andere Sensoren zu verwenden, welche den Abstand zwischen sich und dem Metallband auf optischem, magnetischem, elektrischem oder mechanischem Wege messen.

309832/0106

Claims (9)

1. 22.1O33 (32.756)/Schli. -J^r-

   BWG Bergwerk- und Walzwerk-Maschinenbau GmbH., Duisburg

   Patentansprüche:

   \1Λ Verfahren zum Steuern der Planheit eines kontinuierlich eine Streckbiegevorrichtung im gespannten Zustand durchlaufenden Metallbandes durch Veränderung des Streckgrades und/ oder durch Verstellung der Eintauchtiefe einer oder mehrerer Richtrollen, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand von unter oder über dem Metallband gegenüber dem Randbereich und der Bandmitte angeordneten Meßstellen zur Bandfläche gemessen und durch Vergleich des Meßwertes der ßandmitte und den Meßweiten der Randbereiche positive oder negative Steuergrößen erzeugt werden, welche verstärkt auf Stell-glieder zur Vergrößerung oder Verringerung der Eintauchtiefe der Richtrolle(n) einwirken, während schwellende Meßwerte an jeder Meßstelle als Steuergröße auf Stellglieder zur Erhöhung des Streckgrades einwirken.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Vergrößerung oder Verringerung der Eintauchtiefe bewirkende Abstandsmessung hinter den Richtrollen erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Erhöhung des Streckgrades bewirkenden Abstandsmessungen vor und/ oder hinter den Richtrollen erfolgen.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch unter oder über dem Metallband (9) im Randbereich und in Bandmitte angeordneten Abstandsmeßgeräten (6 bis 8), wobei die positiven und negativen Ausgänge (+b bzw. -b) des mittleren Abstandsmeßgerätes (7) mit den negativen bzw.

   309832/0106

   positiven Ausgängen (+a, +c bzw. -a, -c) der Abstandsmeßgeräte der Randbereiche parallel geschaltet an je einen Dreipunktregler (12, 13) angeschlossen sind, deren Schalter (14 bis 17) die Stellglieder zur Verstellungder Eintauchtiefe beaufschlagen,während die Ausgänge eines jeden Abstandsmeßgerätes (6 bis 8) an einen Schmitt-Trigger-Schaltverstärker (19 bis 21) mit mehreren Schwellwerten angeschlossen sind, deren Schalter (22 bis 3o) die Stellglieder zur Einstellung des Streckgrades beaufschlagen.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßgeräte (6 bis 8) hinter der oder den Riehtrollen (3) angeordnet sind»
6. 6. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Bandgeschwindigkeit entsprechenden Abstand vor der oder den Richtrollen (3) zusätzlich Abstandsmeßgeräte (6 bis 8) angeordnet sind, deren Ausgänge an je einen Schmitt-Trigger-Schalterstärker (19 bis 21) mit mehreren Schwellwerten angeschlossen sind, deren Schalter (22 bis 3o) die Stellglieder zur Einstellung des Streckgrades beaufschlagen.
7. 7. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Randbereich des Metallbandes mehrere Abstandsmeßgeräte (6) für verschiedene Bandbreiten angeordnet sind.
8. 8. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den beiden Randbereichen des Met-allbandes je ein auf verschiedene Bandbreiten verstellbares Abstandsmeßgerat angeordnet ist.
9. 9. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Abstandsmeßgerat (b bis 8) berührungslos messende Geräte verwendet werden.

   309832/0106

   Le e rs e

   ite