DE2224833A1 - ARRANGEMENT FOR MEASURING THE GAP OF A PAIR OF ROLLS FOR A ROLLING STAND - Google Patents
ARRANGEMENT FOR MEASURING THE GAP OF A PAIR OF ROLLS FOR A ROLLING STANDInfo
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Description
- 72-Β ΙΙΙ-18 Bremen, den l8. Mai 1972- 72-Β ΙΙΙ-18 Bremen, the l8. May 1972
Sm/kaSm / ka
Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker Gesellschaft mit beschränkter HaftungUnited Flugtechnische Werke-Fokker limited liability company
Anordnung zur Messung des Spaltes eines Walzenpaares für ein WalzgerüstArrangement for measuring the gap of a pair of rolls for a roll stand
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Messung des Spaltes eines Arbeitswalzenpaares als Istwert für einen Regler zur Konstanthaltung des von einem Walzgerüst ausgebrachten Walzgutes.The invention relates to an arrangement for measuring the gap of a pair of work rolls as an actual value for a controller to keep constant the rolling stock discharged from a roll stand.
Bei Walzwerken ist es zur Erzielung enger Banddickentoleranzen notwendig, eine Banddickenregelung vorzunehmen. Neben den hohen dynamischen Anforderungen an eine solche Regelung ist darüberhinaus ein schnelles Stellsystem und eine möglichst verzögerungsfreie Erfassung der Regelgröße erforderlich. Da eine derartige Messung der Banddicke am Ort der Verformung aufgrund der Walzenabplattung und der Materialfederung nicht möglich ist, wird bei derartigen schnellen Regelsystemen der Abstand der Arbeitswalzen in irgendeiner Weise erfaßt.In rolling mills, in order to achieve tight strip thickness tolerances, it is necessary to carry out a strip thickness control. In addition to the high dynamic demands on such a control, there is also a fast one Positioning system and a detection of the controlled variable that is as delay-free as possible necessary. Such a measurement of the strip thickness at the point of deformation due to the roll flattening and the material springiness is not possible, the distance between the work rolls is detected in some way in such fast control systems.
Die zur Zeit im Einsatz befindlichen Regelanlagen unterscheiden sich im wesentlichen durch das Meßsystem zur Erfassung des Walzspaltes. Eine relativ einfache und deshalb auch relativ ungenaue Methode benutztThe control systems currently in use differ essentially by the measuring system for detecting the roll gap. A relatively simple and therefore relatively imprecise method was used
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zur Erfassung des Walzspaltes den Plungerweg. Bei dieser Methode wird der Walzspalt indirekt erfaßt, so daß' Walzenabplattungen, Ständerdehnungen und Exzentrizitäten der Stützwalzen die Meßgenauigkeit stark negativ beeinflussen. Das Regelsystem ist daher nur dann brauchbar, wenn es durch umfangreiche Korrekturmaßnahmen verbessert wird.the plunger path to detect the roll gap. With this method the roll gap is detected indirectly, so that 'roll flattening, stand expansions and eccentricities of the back-up rolls the measuring accuracy have a strong negative impact. The control system is therefore only useful if it is improved through extensive corrective measures will.
Eine weitere Methode benutzt eine zwischen den Einbaustücken der Stützwalzen sitzende Spindelanordnung, deren Spindelkraftänderung als indirektes Maß für den Walzspalt erfaßt wird. Über eine Regelanordnung wird dabei die Spindelkraft konstant gehalten, so daß auch der Walzspalt in erster Näherung konstant bleibt. Diese Methode, bei der der Spalt als Sollwert über einen zusätzlichen Spindelantrieb eingegeben wird, erfaßt keine Walzenabplattung, dagegen· Exzentrizitäten der Stützwalzen mit umgekehrtem Vorzeichen. Optimale Walzergebnisse lassen sich daher mit diesem Regelsystem' nicht erzielen.Another method uses a spindle arrangement seated between the chocks of the backup rolls, the spindle force change of which is recorded as an indirect measure for the roll gap. The spindle force is kept constant via a control arrangement, so that the roll gap remains constant in a first approximation. This method in which the gap is entered as a setpoint value via an additional spindle drive does not detect any roll flattening, but · eccentricities of the backup rolls with the opposite sign. Optimal rolling results can therefore not be achieved with this control system.
Eine wesentliche Verbesserung gegenüber diesen beiden Regelsystemen stellt die direkte Walzspaltmessung nach DBP 1 931 654 dar. Bei diesem Regelsystem wird mit berührungslos arbeitenden Meßgebern, die an feststehenden, auf Ballenenden der Arbeitswalzen aufgesteckte Meßringe angebracht sind, der Abstand der Arbeitswalzen erfaßt. Dieses Regelsystem hat sich in der Praxis bewährt; besitzt jedoch in den Meßringen Elemente, die seine Anwendung auf relativ langsam laufende Walzgerüste begrenzt.A major improvement over these two control systems represents the direct roll gap measurement according to DBP 1 931 654. At This control system is based on non-contact measuring sensors that are attached to the fixed ends of the work rolls Measuring rings are attached, the distance between the work rolls is detected. This control system has proven itself in practice; however, has in the measuring rings elements that limit its application to relatively slow rolling mill stands.
Der Erfindung liegt daher, die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der bekannten Regelsysteme zu vermeiden und Meßsystem zur Erfassung des Walzspaltes vorzusehen, das in seiner Anwendung keinerlei Begrenzungen unterliegt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Arbeitswalzen an ihren Stirnseiten je einen hervorstehenden Referenzring aufweisen, denen je ein gerüstfester, durch den Referenzring beeinflußbarer Meßkopf zugeordnet ist.The invention is therefore based on the object described To avoid disadvantages of the known control systems and to provide a measuring system for detecting the roll gap, which in its application is not subject to any restrictions. This object is achieved according to the invention solved in that the work rolls each have a protruding reference ring on their end faces, each of which is a frame-fixed, is assigned to the measuring head that can be influenced by the reference ring.
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Die erfindungsgemäße Maßnahme bietet die Möglichkeit, den Meßkopf nach verschiedenen physikalischen Prinzipien durch den zugeordneten Referenzring zu beeinflussen. So ist es möglich, den Meßkopf mit einer induktiven Meßeinrichtung zu versehen und diese durch den Referenzring magnetisch zu beeinflussen. Der Meßkopf kann aber auch eine kapazitive Meßeinrichtung enthalten, die durch den Referenzring elektrostatisch beeinflußbar ist. Weiterhin ist es möglich, den Meßkopf mit einer durch den Referenzring beeinflußbaren optischen Meßeinrichtung zu versehen. Es ist auch möglich, den Meßkopf mit einer elektromechanischen Meßeinrichtung auszurüsten und diese durch den zugeordneten Referenzring mechanisch zu verstellen. Der Referenzring kann hierbei auch in der Stirnseite ve.rsenkt sein. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The measure according to the invention offers the possibility of the measuring head according to various physical principles through the assigned reference ring. So it is possible to use the measuring head to provide an inductive measuring device and to influence this magnetically by the reference ring. The measuring head can also contain a capacitive measuring device which can be influenced electrostatically by the reference ring. It is also possible the measuring head with an optical that can be influenced by the reference ring To provide measuring device. It is also possible to equip the measuring head with an electromechanical measuring device and to adjust this mechanically by means of the assigned reference ring. The reference ring can also be countersunk in the front. Further details of the invention will become apparent with reference to the enclosed Drawing explained in more detail. Show it:
Figur 1 eine Vorder- und Seitenansicht einer Arbeitswalze mit einem gerüstfesten MeßkopfFIG. 1 shows a front and side view of a work roll with a measuring head fixed to the stand
Figur 2 das Prinzip einer induktiven Meßeinrichtung Figur 3 das Prinzip der Walzspalterfassung Figur 4 die Einstellung eines MeßkopfesFIG. 2 the principle of an inductive measuring device; FIG. 3 the principle of roll gap detection FIG. 4 the setting of a measuring head
Figur 5 ein Schaltbild zur Erzeugung eines Meßsignals undFigure 5 is a circuit diagram for generating a measurement signal and
Figur 6 ein weiteres Schaltbild zur Erzeugung von Meßsignalen«Figure 6 is another circuit diagram for generating measurement signals.
Die erfindungsgemaße Anordnung besteht aus einem gerüstfesten Meßsystem, das die Position der Arbeitswalzen erfaßt. Zu diesem Zweck sind die Arbeitswalzen 10 nach Figur 1 auf jeder Stirnseite mit einem Referenzring 11 versehen. Dieser Referenzring 11 ist zentrischThe arrangement according to the invention consists of a scaffold-fixed measuring system, that detects the position of the work rolls. For this purpose, the work rolls 10 according to FIG. 1 are provided on each end face a reference ring 11 is provided. This reference ring 11 is centric
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zur Lauffläche angeordnet und somit in seiner Lage von der Lage der Walze abhängig. Jedem Referenzring 10 ist ein in Figur 2 näher dargestellter Meßkopf 13 zugeordnet. Im dargestellten Ausführungs— beispiel ist der Meßkopf mit einer induktiven Meßeinrichtung versehen. Diese induktive Meßeinrichtung besteht aus einem E-förmigen Kern, dessen Schenkel dem Referenzring zugewandt sind. Auf den äußeren Schenkeln des Kernes 14 ist je eine Spule angeordnet. Die Breitendes Referenzringes 11 ist so bemessen, daß sie dem inneren Abstand der äußeren Schenkel des Kernes 14 entspricht. Befinden sich Referenzring 11 und Meßkopf 13 in genau gleicher Höhe, so ist, das Verhältnis L1 : L„ = 1 und die Meßschaltung nach Abbildung 5 liefert ein Ausgangssignal von Null Volt. Jede Abweichung des Referenzringes 11 aus dieser Nullage ergibt über die Änderung des Verhältnisses L j L, ^ 1 am Ausgang der Meßschaltung nach Figur 5 ein Gleichspannungsignal, das die Größe und Richtung der Abweichung angibt. Somit ist es möglich, mit Hilfe der Meßeinrichtung und der Schaltung nach Figur 5 die jeweilige Position der Arbeitswalze zu erfassen. Störgrößen, wie Temperaturschwankungen oder Abstandsänderungen des Meßkopfes zum Referenzring, wirken sich auf beide Induktivitäten aus, so daß das Verhältnis L. : L2 nicht beeinflußt wird. Die Meßgenauigkeit wird daher durch Störungen nicht beeinträchtigt *arranged to the running surface and thus dependent in its position on the position of the roller. A measuring head 13, shown in more detail in FIG. 2, is assigned to each reference ring 10. In the illustrated embodiment, the measuring head is provided with an inductive measuring device. This inductive measuring device consists of an E-shaped core, the legs of which face the reference ring. A coil is arranged on each of the outer legs of the core 14. The width of the reference ring 11 is dimensioned such that it corresponds to the inner distance between the outer legs of the core 14. If the reference ring 11 and the measuring head 13 are at exactly the same height, the ratio L 1 : L n = 1 and the measuring circuit according to Figure 5 supplies an output signal of zero volts. Every deviation of the reference ring 11 from this zero position results, via the change in the ratio L j L, ^ 1 at the output of the measuring circuit according to FIG. 5, a direct voltage signal which indicates the size and direction of the deviation. It is thus possible to detect the respective position of the work roll with the aid of the measuring device and the circuit according to FIG. Disturbance variables, such as temperature fluctuations or changes in the distance between the measuring head and the reference ring, have an effect on both inductances, so that the ratio L.: L 2 is not influenced. The measuring accuracy is therefore not affected by interference *
Für eine genaue Walzspaltregelung ist es notwendig, die Position der oberen und unteren Arbeitswalze 10, 10' zu erfassen. Eine entsprechende Meßanordnung, mit der dies möglich ist, ist in Figur näher dargestellt. Um Meßfehler durch Ständerdehnungen auszuschalten, sind die Meßsysteme A und B über den in Figur 3 gestrichelt dargestellten Meßrahmen gemeinsam auf der gleichen Horizontalen am Gerüstständer befestigt. Die zur Erfassung des Walzspaltes notwendige Elektronik zeigt Figur 6. Diese Schaltung ist nahezu durch Verdoppelung der Schaltung nach Figur 5 entstanden."For precise roll gap control it is necessary to adjust the position the upper and lower work roll 10, 10 'to detect. A corresponding measuring arrangement with which this is possible is shown in FIG shown in more detail. In order to eliminate measurement errors due to stator expansion, the measurement systems A and B are dashed over the in FIG measuring frame shown attached together on the same horizontal on the scaffolding stand. The one necessary for recording the roll gap Electronics are shown in FIG. 6. This circuit was created almost by doubling the circuit according to FIG.
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Die Schaltbilder nach Figur 5 enthalten einen Oszilator 20, der über einen Transformator 21 eine Reihenschaltung von Induktivitäten versorgt. Die Induktivitäten L1 bzw. L_ stellen'die Induktivitäten der induktiven Meßeinrichtung der Meßköpfe 13 dar. In Figur 6 liegt parallel zu der Reihenschaltung von L.. und L1 _ eine weitere Reihenschaltung von L„. und L„_, so daß sich eine Brückenschaltung ergibt. Die Abgriffe dieser Reihenschaltungen sind je über einen Verstärker 24 einem von dem Oszilator 20 angesteuerten phasenabhängigen Gleichrichter 25 zugeleitet. Der phasenabhängige Gleichrichter 25 liefert ein Ausgängssignal, das der Position einer Arbeitswalze entspricht. In Figur 6 stehen die Ausgangssignale des phasenabhängigen Gleichrichters 25 einerseits als Eichsignale zur Verfügung und sind andererseits einem Differenzverstärker 26 zugeleitet, der ein entsprechendes Ausgangs— signal für einen Regler zur Konstanthaltung des Walzenabstandes erzeugt. Die Schaltungsanordnung nach Figur 6 erzeugt somit ein Differenzsignal A-B, das exakt die Walzspaltänderung einer Seite ■ angibt.und daher als Eingangssignal für einen Regler benutzt werden kann.The circuit diagrams according to FIG. 5 contain an oscillator 20 which supplies a series circuit of inductances via a transformer 21. The inductances L 1 and L_ stellen'die inductances represents the inductive measuring means of the measuring heads. 13 in Figure 6 is parallel to the series connection of L and L 1 .. _ an additional series circuit of L ". and L "_, so that a bridge circuit results. The taps of these series connections are each fed via an amplifier 24 to a phase-dependent rectifier 25 controlled by the oscillator 20. The phase-dependent rectifier 25 supplies an output signal which corresponds to the position of a work roll. In FIG. 6, the output signals of the phase-dependent rectifier 25 are available on the one hand as calibration signals and on the other hand are fed to a differential amplifier 26 which generates a corresponding output signal for a controller to keep the roller spacing constant. The circuit arrangement according to FIG. 6 thus generates a difference signal AB which exactly indicates the roll gap change on one side and can therefore be used as an input signal for a controller.
Zur Einstellung des Sollwertes sind' die Meßköpfe 13 in ihrer Höhe definiert verstellbar. Figur 4 zeigt den zur Verstellung notwendigen Aufbau. Die Meßköpfe 13 ragen aus einem Gehäuse 12 hervor, das im Inneren einen Schrittmotor 19 aufweist. Auf der Abtriebswelle dieses Schrittmotors 19 ist ein Zahnrad 18 angeordnet, das mit einem verspannten Zahnrad 17 im Eingriff steht. Das Zahnrad 17 sitzt auf einer Spindel 16, die zur Höhenverstellung der Meßköpfe 13 dient. Mit dieser Verstelleinrichtung ist es möglich, die Meßköpfe zur Einstellung bestimmter Sollwerte zu verschieben. To set the target value are 'the measuring heads 13 in their height defined adjustable. FIG. 4 shows the structure required for adjustment. The measuring heads 13 protrude from a housing 12, which has a stepper motor 19 inside. A gear 18 is arranged on the output shaft of this stepping motor 19, which is engaged with a tensioned gear 17. The gear 17 sits on a spindle 16 for height adjustment the measuring heads 13 is used. With this adjustment device it is possible to move the measuring heads to set certain target values.
Nach dem Wechsel von Arbeitswalzen ist es jeweils notwendig, die Meßanlage bei geschlossenem Walzspalt zu eichen· Zu diesem Zweck werden zunächst die laufenden Arbeitswalzen gegeneinandergefahren.After changing work rolls, it is necessary to calibrate the measuring system with the roll gap closed · For this purpose the running work rolls are first moved against each other.
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Anschließend steuern die Signale A und B nach Figur 6 die Verstelleinrichtung so lange an, bis die Meßköpfe 13 bzw. 13' die Position der Referenzringe 11 erreicht haben und die Signale A und B zu Null geworden sind. Damit ist der Eichvorgang beendet, so daß die automatische Nachführung der Meßköpfe abgeschaltet werden kann. Nach dem Schließen des Walzspalt-Regelkreises durch das Aufschalten des Signals A-B nach Figur 6 auf den Regler, kann der Sollwert neu vorgegeben werden. Dies erfolgt durch ein definiertes Verstellen des unteren Meßkopfes Λ nach Figur 3· Es ist aber auch möglich, je nachdem, wo das Walzspaltstellcystein sich befindet, den Meßkopf B für Sollivertverstellungen zu benutzen. Über den geschlossenen Regelkreis folgt die entsprechende Arbeitswalze 10 jeder vertikalen Bewegung des zugeordneten Meßkopfes 13, so daß auf diese Weise eine genaue Sollwertvorgabe für beliebig große Walzspalte möglich ist. Hierbei bleiben die Genauigkeit und die Auflösung des Meßsystems unverändert.The signals A and B according to FIG. 6 then control the adjustment device until the measuring heads 13 and 13 'have reached the position of the reference rings 11 and the signals A and B have become zero. This ends the calibration process, so that the automatic tracking of the measuring heads is switched off can. After the roll gap control loop has been closed by applying the signal A-B according to FIG. 6 to the controller, can the setpoint can be specified again. This is done by a defined adjustment of the lower measuring head Λ according to Figure 3 · It is but also possible, depending on where the roll gap cysteine is located is to use the measuring head B for nominal diverting adjustments. The corresponding work roll 10 follows every vertical movement of the associated measuring head 13 via the closed control loop, so that in this way an exact setpoint specification is possible for roll gaps of any size. The accuracy and the resolution of the measuring system remains unchanged.
Ist eine Positionierung des Meßkopfes nach Figur 4 vorgesehen, so kann über eine entsprechende Steuereinheit jede gewünschte Walzen— stellung nach der Referenz eines Kodierschalters, eines Prozeßrechners oder eines analogen Signals eingestellt werden. Diese Art der Einstellung erlaubt es auch, beliebige Korrekturwerte einzugeben. If the measuring head is to be positioned according to FIG. 4, then so can use an appropriate control unit to set any desired roller position based on the reference of a coding switch, a process computer or an analog signal. This type of setting also allows any correction values to be entered.
Die Genauigkeit der Sollwertvorgabe hängt bei Stellsystemen mit Schrittmotoren in erster Näherung nur von der Konstanz der Spin— delsteigung ab. Das erfindungsgemäße Meßsystem ist daher aufgrund dieser Genauigkeit auch für Walzspalte größerer Abstände ein— setzbar, da es eine gute Parallelführung der Arbeitswalzen verspricht. The accuracy of the setpoint specification in actuating systems with stepper motors depends in a first approximation only on the constancy of the spin. incline from. Due to this accuracy, the measuring system according to the invention is therefore also suitable for roll gaps of greater distances. can be set because it promises good parallel guidance of the work rolls.
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Das erfindungsgemäße Meßsystem, das die Arbeitswalzen durch direkte Positionsmeldungen erfaßt, zeichnet sich durch eine Reihe von Vorteilen aus. So ist es möglich, die Position der Arbeitswalzen berührungslos mit fest am Gerüst installierten Meßköpfen ohne Schleifoder Meßringe zu erfassen. Dadurch ist es möglich, dieses Meßsystem sowohl für langsam— als auch für schnellaufende Walzgerüste zu benutzen. Der Aufbau der erfindungsgemäßen Meßanordnung gestattet die Benutzung für einen beliebig großen Meßbereich bei hoher Auflösung. Die Genauigkeit und die Auflösung bleiben daher von Kühlmitteln unbeeinflußt. Der erfindungsgemäße Aufbau der Meßanordnung erleichtert auch das "Wechseln von Arbeitswalzen, da das Nullabgleichen anschließend ohne wesentliche Montage— und Justierungsarbeiten möglich ist. Weiterhin ist es möglich, insbesondere bei Verwendung von Schrittmotoren zur Sollwerteinstellung ein digitales Anzeigegerät für die eingegebenen Werte zu benutzen. Die Meßanordnung gemäß der Erfindung zeichnet sich weiterhin durch eine über den gesamten Meßbereich konstante Empfindlichkeit aus, und sie ist weiterhin durch ihre Anordnung in Höhe der Stützwalzen 15 (siehe Figur 3) genügend geschützt.The measuring system according to the invention, which the work rolls by direct Detected position reports is characterized by a number of advantages. So it is possible to change the position of the work rolls without contact to be measured with measuring heads permanently installed on the scaffolding without grinding or measuring rings. This makes it possible to use this measuring system to be used for both slow and high-speed rolling stands. The construction of the measuring arrangement according to the invention allows Use for any large measuring range with high resolution. The accuracy and resolution therefore remain of coolants unaffected. The construction of the measuring arrangement according to the invention facilitates also the "changing of work rolls, since the zeroing is carried out afterwards is possible without significant assembly and adjustment work. It is also possible, especially when using Stepper motors to use a digital display device for the setpoint adjustment for the entered values. The measuring arrangement according to The invention is further characterized by a constant sensitivity over the entire measuring range, and it is also characterized by their arrangement at the level of the support rollers 15 (see Figure 3) is sufficiently protected.
—. Patentansprüche —-. Claims -
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| DE2224833C3 DE2224833C3 (en) | 1981-05-21 |
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Family Applications (1)
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