DE2654891C2 - Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst - Google Patents

Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst

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DE2654891C2 DE2654891A DE2654891A DE2654891C2 DE 2654891 C2 DE2654891 C2 DE 2654891C2 DE 2654891 A DE2654891 A DE 2654891A DE 2654891 A DE2654891 A DE 2654891A DE 2654891 C2 DE2654891 C2 DE 2654891C2
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Description

40
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst mit hydraulischen Meßdosen zur Aufnahme der Walzkraft die unter den Einbaustücken von mindestens einer der Walzen angeordnet und frei von der Krafteinwirkung von mit einer Konstantdruck-Arbeitsmittelquelle in Verbindung stehenden Zweikammer-Hydraulikzylindern zur Vorspannung des Gerüstes sind. »
Eine bekannte Vorrichtung dieser Art arbeitet wie folgt:
Beim Walzen eines Bandes wird die Walzkraft durch die Meßdose erfaßt. Das von dieser Meßdose erzeugte Signal wird auf ein elektrohydraulisches System zur Steuerung des Flüssigkeitsdrucks in den Hydraulikzylinders übertragen. Infolge der Signaleinwirkung wird durch ein Servoventil der Flüssigkeitsdruck in den Hydraulikzylindern und folglich die Kraft der Vorspannung des Walzgerüstes geändert. Durch die vorgegebe- &o ne Änderung der Kraft der Vorspannung des Gerüstes wird in Abhängigkeit von der Walzkraft die selbsttätige Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst im vorgegebenen Bereich erreicht.
Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht es zwar, den *>"> Walzspalt im Walzgerüst mit genügender Genauigkeit zu regeln. Jedoch ist für den Betrieb der Servoventile ein flüssiges Arbeitsmittel (Öl) von hohem Reinheitsgrad erforderlich. Anderenfalls funktionieren diese instabil, und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung wird herabgesetzt
Außerdem ist die Konstruktion der Servoventile ziemlich kompliziert, wodurch deren Preis hoch ist, und für deren Bedienung sowie für die Bedienung der elektrischen Schaltung zu deren Steuerung ist hochqualifiziertes Personal erf rderlich.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung so auszulesen, daß sie bei einfachem und billigem Aufbau zuverlässiger Arbeitsweise und einfacher Bedienbarkeit die Verwendung von Druckmittel gebräuchlichen Reinheitsgrades erlaubt
Diese Aufgabe ist eriindungsgemäß dadurch gelöst, •laß der Ringraum eines jeden Zweikammer-Hydraulikzylinders, in dem eine der Kraft der Vorspannung des Gerüstes entgegenwirkende Kraft erzeugt wird, unmittelbar mit dem Kolbenraum der hydraulischen Meßdose verbunden und durch ein Rückschlagventil von der Konstantdruck-Arbeitsmittelquelle trennbar ist
Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den U η teransprüchen.
Damit weist die Regelungsvorrichtung eine einfache Konstruktion auf, ist billig in der Herstellung, wird mit einem flüssigen Arbeitsmittel von einem gewöhnlichen in hydraulischen Antrieben verwendbaren Reinheitsgrad betrieben, ist e. lfach in der Bedienung, kann durch Fachkräfte beliebiger Qualifikation bedient werden und besitzt erhöhte Betriebszuverlässigkeit
Eine Walzspaltregelungsvorrichtung ohne aufwendige Servoventile ist aus der SU-PS 4 52 380 bekannt.
Hierbei sind die Kolbenräume der hydraulischen Einkammer-Vorspannzylinder der jeweiligen Walzgerüstseite mit dem einen Druckraum eines Dreikammer-Druckreglers verbunden. Der mittlere Druckraum des Dreikammer-Druckreglers ist über einen Schaltschieber an eine hydraulische Meßdose zur Aufnahme der Walzkraft angeschlossen, welche unter den Einbaustükken einer der Walzen angeordü ·ι und durch die Vorspannkraft nicht beaufschlagt ist. Der dritte Druckraum des Dreikammer-Druckreglers ist mit einer Konstantdruck-Arbeitsmittelquelle verbunden.
Beim Walzen eines Bandes wird der Druck des flüssigen Arbeitsmittel in den hydraulischen Meßdosen durch die veränderliche Walzkraft geändert. Entsprechend ändert sich der Druck in den mittleren Druckräumen der Dreikammer-Druckregler, wodurch eine Verstellung der Schieber der Dreikammer-Druckregler erfolgt, die eine Änderung des Druckes des flüssigen Arbeitsmittels in den Hydraulikzylindern und folglich der Vorspannkraft des Walzgerüstes herbeiführt.
Die Kenngrößen der Vorrichtung sind derart gewählt daß durch eine bestimmte Änderung der Vorspannkraft des Walzgerüstes in Abhängigkeit von der Walzkraft eine automatische Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst gewährleistet wird Der Regelbereich wird durch den Druck des flussigen Arbeitsmittels in der Konstantdruckquelle sowie durch die Einstellung des Schaltschiebers gegeben.
Diese Vorrichtung gestattet es, den Walzspalt in einem Walzgerüst mit genügender Genauigkeit zu regeln, jedoch ist für den Betrieb des Dreikammer-Druckreglers ebenfalls ein flüssiges Arbeitsmittel von hohem Reinheitsgrad erforderlich, anderenfalls funktioniert dieser instabil, und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung nimmt ab. Außerdem werden durch den
^i Dreikammer-Druckregler die Abmessungen der Regelungsvorrichtung vergrößert.
Die Verwendung eines Rückschlagventils, mit dem das Hydrauliksystem im Betriebszustand von der Konstantdruck-Arbeitsmittelquelle trennbar ist, ist bei hydraulischen Walzspalt-Regelungsvorrichtungen aus der US-PS 37 33 870 bekannt.
Aus der DE-AS 12 85 970 ist es bekannt, bei Walzspaltregelpngsvorrichtungen mehrere hydraulische Zylinderkolbenanordnungen in einem Kombinationsbauteil zusammenzufassen sowie Einbaustücke der Walzen durchgreifende Stäbe zur Übertragung der Vorspannkraft vom Vorspannzylinder auf das zweite Einbaustück vorzusehen.
Eine Einrichtung zur hydraulischen Änderung der Steifigkeit bei Walzspaltregtlungsvorrichtungen ist aus der US-PS 38 75 775 an sich bekannt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die Zeich-■ nung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig! ein Ausführungsheispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur selbsttätigen Rege'.-.ng des S Walzspaltes in einem Walzgerüst, an der einen Walzgerüstseite dargestellt.
Fig.2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Rege- ; lungsvorrichtung mit durch öffnungen im Einbaustück der unteren Walze durchgeführten Stäben,
F i g. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Regelungsvorrichtung, bei welcher der Vorspannzylinder und die : hydraulische Meßdose baulich vereinigt sind.
Die Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst enthält für die eine Walzgerüstseite hydraulische Zweikammer-Hydraulikzylinder 1 (Fig. I). weiche in den Einbaustücken 2 der oberen Walze 3 untergebracht sind und durch welche die Vorspannung des Walzgeriistes 4 einer Walzstraße (in Fig. I) nicht gezeigt) erzeugt wird.
Die Kolbenstangen 5 der Hydraulikzylinder 1 stützen lieh gegen Vorsprünge 6 im Ständer 7 des Walzgeriistes 4 ab.
Die Kolbenstangen 5 (Fig. 2) können auch gegen Stäbe 8 abgestützt sein, die durch Öffnungen in den Einbaustücken 9 der unteren Walze 10 geführt sind. Die Stäbe 8 können gegen das untere Querhaupt 11 des Ständers 7 des Walzgeriistes 4 abgestützt sein. Dadurch wird der Austausch der Stützwalzen .m Walzgerüst 4 vereinfacht.
Unter den Finbaustücken 9 (Fig. I) der unteren Walze 10 ist eine hydraulische Meßdose 12 angebracht, welche die Walzkraft aufnimmt und von der Vorspannkraft des Walzgeriistes 4 nicht beaufschlagt wird.
Der Kolbe nraum A jedes Zweikammer-Hydraulikzylinders 1 ist über Rohrleitungen 13 mit einer Konstantdruck-Arbeitsmittelquelle 14 unittelbar verbunden.
Der Ringraum B jedes Zweikammer-Hydraulikzylinders 1 ist über flexible bzw. bewegliche Rohrleitungen i5 mit dem Kolbenraum 16 der hydraulischen Meßdose 12 unmittelbar verbunden und außerdem an eine Einrichtung 17 zur Änderung der Steifigkeit der hydraulischen Meßdose 12 angeschlossen.
Die Einrichtung 17 kann als Zylinder 18 ausgeführt sein, dessen Kolben über eine Gewindespindel 19 verstellbar ist.
Die Ringräume B der Zweikammer-Hydraulikzylinder 1. der Kolbenraum 16 der hydraulischen Meßdose 12 sowie die Kolbenräume 20 des Zylinders 18 sind über ein Rückschlagventil 21 mit der Konstantdruck-Arbeitsmittelquelle 14 verbunden.
Die Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst funktioniert wie folgt.
In der Ausgangsstellung (kein Walzgut in den Walzen des Walzgeriistes) wird das flüssige Arbeitsmittel mit dem vorgegebenen Konstantdruck 90 von der Konstantdruck-Arbettsmittelquelle 14 den Kolbenräumen A der Zweikammerhydraulikzylinder 1 zugeführt.
Die Kolbenräume 16 der hydraulischen Meßdosen 12, die Kolbenräume 20 des Zylinders 18 sowie die Ringräume B der Zweikammerhydraulikzylinder 1 werden mit dem flüssigen Arbeitsmittel gefüllt, welches von der Konstantdruckarbeitsmittelquelle 14 unter dem Druck q zugeführt wird.
Dadurch nimmt der Ständer 7 des Walzgeriistes 4 mit der Anstelleinrichtung die Vorspannkraft Λ/ο des Walzgeriistes 4 auf, welche von dem Zweikammerhydraulikzylinder 1 entwickelt wird:
Dabei sind FA und Fb die wirksamen Flächen des Kolbenraums A und des Ringraumes B der Zweikammerhydraulikzylinder 1.
Die Einbaustücke, welche gegen die hydraulischen Meßdosen 12 abgestützt sind, werden durch diese Kraft nicht beaufschlagt, weil sich die Kolbenstangen der Zweikammerhydraulikzylinder 1 gegen die Vorsprünge 6 des Ständers 7 abstützen.
Beim Walzen des Walzgutes nehmen die hydraulischen Meßdosen 12 die Walzkraft P auf. und der Druck des flüssigen Arbeitsmittels in denselben nimmt zu. Infolge dieser Drucksteigerung werden die Kolbenräume 16 der hydraulischen Meßdosen 12, die Kolbenräume 20 der Zylinder 18 sowie die Ringräume B der Zweikammerhydraulikzylinder 1 von der Konstantdruck-Arbeitsmittelquelle 14 durch die Rückschlagventile 21 abgeriegelt.
Dadurch entstehen geschlossene Systeme »hydraulische Meßdose 12 — Ringräume S der Zweikammerhydraulikzylinder 1«, getrennt für die linke und für die recht" Seite des Walzgeriistes 4.
Unter der F.inwirkungder Walzkraft fänden sich die Vorspannkraft des Walzgerüstes 4 zu
N=qaF\ — q\Fe (2)
Dabei ist q, = P/F, der Druck des flüssigen Arbeitsmittels in der hydraulischen Mebdose 12 sowie in den Ringräumen B der Zweikammerhydraulikzylinder 1 beim Walzen eines Bandes. Fi die Fläche des Kolbenraumes 16 der Hydraulischen Meßdose 12.
Die Schwankungen der Walzkraft führen zur Steigerung bzw. Senkung des Druckes des flüssigen Arbeitsmittels in den geschlossenen Systemen »hydraulische Meßdose 12 — Ringräume öderZweiNmmeriiydraulik/ylinder 1«. Dabei steigt bzw. sinkt entsprechend die Vorspannkraft des Walzgerüstes.
Beim vorgegebenen Verhältnis der Schwankungen der Walzkraft zu de" Änderung der Vorspannkraft des Walzgerüsies 4 wird der Walzspalt des Wabgerüstes 4 im vorgegebenen Bereich geregelt.
Der Ständer mit der Abstelleinrichtung i',t aurch die Gesamt-Kraft
(31
beaufschlagt.
Die Substitution von N aus der Gleichung (2) in (J) ergibt nach Umwandlung
(4)
Aus der Gleichung (4) ist ersichtlich, daß für
AP algebraischer Wert der Änderung der Walzkraft.
Ah Änderung des Walzspaltes,
C Steifigkeit des Walzgerüstes 4 ohne Walzen,
Ch Eigensteifigkeit der Walzen.
1 Fx
und q„F4 = const, die Gesamt-Kraft Γ mit der Steigerung (bzw. Senkung) der Walzkraft steigt (bzw. sinkt); der Walzspalt wird größer bzw. kleiner. Für
Mit Ah = 0 ergibt sich aus Gleichung(5)
AN+ AP C
AP
C„
(6)
Die Steifigkeit des Walzgerüstes 4 ohne Walzen ergibt sich aus
ι -A=o
F\
ist bei beliebiger Walzkraft die Gesamt-Kraft T = Q0F4; bei qo = const, ist die Kraft 7"eine konstante Größe, und folglich bleibt die Verformung des Ständers mit der Anstelleinrichtung unverändert. In diesem Fall ändert sich der Walzspalt nur infolge der Walzenverformung. Bei
15 Cn
Cn
25
verringert sich die Kraft T mit der Steigerung der Walzkraft, und umgekehrt.
Folglich kann ein derartiges Verhältnis FfJF, gewählt werden, bei dem die Änderung des Walzspaltes unter der Einwirkung der Walzkraft Pdurch die Verringerung der elastischen Verformung des Ständers mit der Anstelleinrichtung unter der Einwirkung der Gesamtkraft rausgeglichen wird.
So wird durch das Verhältnis /VFi der erforderliche Bereich der selbsttätigen Regelung des Walzspaltes vorgegeben.
Zur Änderung des Arbeitsbereichs der Vorrichtung mit dem vorgegebenen Verhältnis Fa/Ft dient die Einrichtung 17 zur Änderung der Steifigkeit der hydraulischen Meßdose 12.
Durch die Einrichtung 17 läßt sich die Menge des flüssigen Arbeitsmediums im geschlossenen System »Ringräume öder Zweikammerhydraulikzylinder 1 — hydraulische Meßdose 12« in gewünschten grenzen variieren. Mit der Änderung der Menge des flüssigen Arbeitsmittels im geschlossenen System ändert sich die Steifigkeit 16 der hydraulischen Meßdose 12 und folglich der Betriebszustand der Vorrichtung.
Allgemein gilt für das vorgespannte Walzgerüst
dabei sind
AN +JJL ι AP
-Ah,
(5)
55
AN algebraischer Wert der Änderung der Vorspannkraft des Walzgerüstes 4,
C1 Steifigkeit des Ständers 7;
Cn Steifigkeit der Abteileinrichtung:
Cm Steifigkeit der hydraulischen Meßdose 12. welche durch die Menge des flüssigen Arbeitsmittels im geschlossenen System Ringräume B der Zweikammerhydraulikzylinder 1 — hydraulische Meßdose 12, durch die elastischen Eigenschaften des flüssigen Arbeitsmittels sowie durch die Fläche Fi gegeben ist.
Folglich kann der Betriebszustand der Vorrichtung nach den Formeln (6) und (7) mit der Änderung der Menge des flüssigen Arbeitsmittels im o. a. geschlossenen System geändert werden.
Fig. 3 zeigt ei:i weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung. Hierbei ist jeder hydraulische Zweiksmmerzylinder 22 mit zwei Kolbenstangen 23, 24, die jedoch zusammen ein Teil bilden, versehen. Die Kolbenstange 23 ist gegen das untere Querhaupt 11 des Ständers 7 des Walzgerüstes 4 abgestützt. In der zweiten Kolbenstange 24 ist die hydraulische Meßdose 25 untergebracht, welche die Walzkraft aufnimmt.
In dem gegen die hydraulische Meßdose 25 abgestützten Einbaustück 9 sind öffnungen 26 ausgeführt, durch welche Stäbe 27 geführt sind. Die Stäbe 27 stützen sich mit den einen Enden gegen das Gehäuse des Zweikammerzylinders 22 und mit den anderen gegen das Einbaustück 2 der oberen Walze 3 ab.
Die Hohlräume A der Zweikammerzylinder 22 sind über die Rohrleitung 13 mit der Konstantdruck-Arbeitsmittelquelle 14 verbunden. Der Kolbenraum 28 der hydraulischen Meßdose 25 ist mit dem Ringraum ödes Zweikammerzylinders 22 über Bohrungen in den Kolbenstangen 23,24 verbunden.
Der Ringraum B ist seinerseits mit der Einrichtung 17 zur Änderung der Steifigkeit der hydraulischen Meßdose 25 sowie über das Rückschlagventil 21 mit der Konstantdruck-Arbeitsmittelquelle 14 verbunden.
In dieser Ausführungsvariante erhält die Vorrichtung bei gleicher Funktion eine kompaktere Bauweise, was ihre Betriebssicherheit erhöht.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst mit hydraulischen Meßdosen zur Aufnahme der Walzkraft, die unter den Einbaustücken von mindestens einer der Walzen angeordnet und frei von der Krafteinwirkung von mit einer Konstantdruck-Arbeitsmittelquelle in Verbindung stehenden Zweikammer-Hydraulikzy- '° lindern zur Vorspannung des Gerüstes sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (B) eines jeden Zweikammer-Hydraulikzylinders (1), in dem eine der Kraft der Vorspannung des Gerüstes entgegenwirkende Kraft erzeugt wird, '5 unmittelbar mit dem Kolbenraum (16, 28) der hydraulischen Meßdose (12, 25) verbunden und durch ein Rückschlagventil (21) von der Konstantdruck-Arbeitsmittelquelle trennbar ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, cU3 die hydraulische Meßdose (25) jeweils in einer Kolbenstange (24) des betreffenden Zweikammer-Hydraulikzylinders (1) angeordnet ist dessen andere Kolbenstange (23) gegen das Querhaupt (11) des Ständers (7) des Walzgerüstes abgestützt ist wobei in dem gegen die hydraulische Meßdose (25) abgestützten Einbaustück (9) Öffnungen (26) voi gesehen sind, durch welche Stäbe (27) hindurchgeführt sind, die das Gehäuse des hydraulischen Zweikammer-Hydrauükzylinders (22) gegen x> das andere Einbaustück (2) bzw. das gegenüberliegende Querb iupt des Ständers (7) abstützen.
3. Vorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet daß aer Kcnoenraum (16, 28) der hydraulischen Meßdose (12, 25i mit einer Einrichtung (17) zur Änderung ckr Steifigkeit der hydraulischen Meßdose (12,25) in Verbindung steht.
DE2654891A 1976-11-24 1976-12-03 Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung des Walzspaltes in einem Walzgerüst Expired DE2654891C2 (de)

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