DE2744810A1

DE2744810A1 - Stellungsfuehler fuer einen hydraulikzylinder

Info

Publication number: DE2744810A1
Application number: DE19772744810
Authority: DE
Inventors: Shigeo Saotome
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1976-10-05
Filing date: 1977-10-05
Publication date: 1978-04-06
Also published as: DE2744810C3; US4179982A; DE2744810B2; JPS5356053A

Description

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Ishikawajima-Harima Jukogyo 18 051 60/ko

Kabushiki Kaisha, Tokio/japan

Stellungsfühler für einen Hydraulikzylinder

Hydraulisch angestellte Walzgerüste, bei denen die Verlagerung oder Auslenkung der bodenseitigen Walze infolge des Walzdruckes durch einen Hydraulikzylinder ausgeglichen wird, sind bekannt und in Fig. 1 schematisch veranschaulicht. Dabei sind mit 1 die Arbeitswalzen, mit 2 die Stützwalzen und mit 4 ein Hydraulikzylinder bezeichnet. Die obere Arbeitswalze 1 und die obere Stützwalze 2 sind entsprechend der Dicke des Walzgutes S und entsprechend ihren Durchmessern zugestellt, während die bodenseitige Arbeitswalze 1 und Stützwalze 2 entsprechend dem Walzdruck durch den Hydraulikzylinder 4 positioniert werden, der ein Einbaustück 3 der unteren Stützwalze 2 abstützt, so daß insgesamt das Walzgut S auf die gewünschte Dicke gewalzt werden kann.

Die Einstellung der unteren Stützwalze 2 durch den Hydraulikzylinder 4 erfolgt derart, daß der gewünschte Abstand zwischen der oberen und der unteren Arbeitswalze 1 aufrechterhalten bleibt. Im einzelnen wird hierzu die Stellung des Zylindermantels 4a gegenüber der Stellung des Kolbens 5 an einer vorbestimmten Höhe erfühlt und wird diese erfühlte Stellung mit einem vorbestimmten Bezugspunkt verglichen, worauf der Hydraulikzylinder 4 so betätigt werden kann, daß Abweichungen der erfühlten Stellung vom Bezugspunkt zu Null gemacht werden können, wodurch der Abstand zwischen den Arbeitswalzen 1 auf den ge-

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wünschten Wert eingestellt wird.

Von den verschiedenen Stellungsfühlern, die zur Erfühlung der Stellung des Hydraulikzylinders 4, also der Relativstellung zwischen dem Zylindermantel 4a und dem Kolben 5, in Vervendung sind, ist eine typische Ausführungsform in Fig. 3 veranschaulicht. Dabei ist ein Kerneisen B am Zylindermantel A befestigt, während eine Fühlspule D am Kolben C befestigt ist, so daß die Relativstellung oder Abweichungen hiervon als Funktion des Ab— Standes zwischen den einander gegenüberliegenden Flächen des Zylindermantels A und des Kolbens C erfaßt werden können. Diese bekannten Stellungsfühler haben jedoch den gemeinsamen Nachteil, daß seitliche Verlagerungen, Verkantungen und Vibrationen zvischen dem Zylindermantel A und dem Kolben C zu Meßfehlern führen. Insbesondere bei einem Stellungsfühler der in Fig. 3 veranschaulichten Bauart, und insbesondere bei Verwendung im Rahmen eines Warmwalzwerkes, ist die Erfassung des Abstandes mit höherer Genauigkeit schwierig, da der Zylindermantel A unvermeidlich starken Stoßen und Schwingungen infolge der Drehung der Walzen und infolge des Walzdruckes ausgesetzt ist.

Mit der Erfindung sollen diese Nachteile vermieden und ein Stellungsfühler geschaffen werden, der mit höherer Genauigkeit die Relativstellung zwischen einem Zylindermantel und einem Kolben erfassen kann, selbst dann, wenn der Zylinder starken Schwingungen unterworfen ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, während die Ansprüche 2 bis 4 vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt haben.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand der Zeichnung.

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Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise hydraulisch angestellter Walzgerüste,

Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch ein Walzgerüst mit einem erfindungsgemäßen Stellungsfühler,

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch eine bekannte Bauform eines Stellungsfühlers,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stellungsfühlers,

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit des Stellungsfühlers gemäß Fig. 4 und

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stellungsfühlers.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist das Einbaustück 3 zur Abstützung der unteren Stützwalze 2 seinerseits durch den Hydraulikzylinder 4 abgestützt, dessen Kolbenstange über einen Einstellmechanismus 7 für den Kolben 5 am Ständer des Walzgerüstes befestigt ist. Zwischen den Zylindermantel 4a und den Kolben 5 ist ein erfindungsgemäßer Stellungsfühler 8 des Hydraulikzylinders eingesetzt, der die Relativstellung zwischen dem Zylindermantel 4a und dem Kolben 5 oder eine Abweichung der Stellung des Zylindermantels 4a von einem Bezugspunkt erfaßt.

Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, weist der Stellungsfühler 8 einen äußeren Hohlzylinder 9 auf, der fest in einen Abschnitt kleinen Durchmessers einer mittleren oder koaxialen Bohrung eingesetzt ist, die im Zylindermantel 4a vorgesehen ist. Der obere Flansch des äußeren Hohlzylinders 9 liegt fest an einem ringförmigen Bodenbereich eines Abschnittes großen Durchmessers der koaxialen Bohrung an, wobei der Körper des Hohlzylinders 9 sich nach unten in eine koaxiale Bohrung 16 des Kolbens 5 hinein erstreckt. Ein oberer, fester innerer Zylinder

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ist fest in eine koaxiale Durchtrittsbohrung des Außenzylinders eingesetzt, wobei das untere Ende des oberen oder festen inneren Zylinders 19 in einem vorbestimmten Abstand vom unteren Ende des Außenzylinders 9 liegt. Ein unterer, beweglicher innerer Zylinder 10 greift gleitbeweglich in den unteren Abschnitt der koaxialen Bohrung des Außenzylinders 9 ein, wobei der obere Abschnitt des unteren Zylinders 10 gleitbeweglich den unteren Abschnitt verringerten Durchmessers des oberen Zylinders 19 übergreift. Der untere Endabschnitt des unteren, gleitbeweglichen Zylinders 10 erstreckt sich aus dem unteren Ende des Außen— Zylinders 9 hinaus. Eine Andruckvorrichtung 12 für den unteren Zylinder 10 drückt normalerweise den gleitbeweglichen Zylinder gegen einen Sitz 11, der fest am Boden der koaxialen Bohrung des Kolbens 5 befestigt ist. Eine Stützstange 13 für einen Kern 23 erstreckt sich durch die oberen und unteren inneren Zylinder 19 und 10 koaxial zu diesen und weist an ihrem unteren Ende einen Flansch auf, der gegen den Boden einer Haltebohrung 10a anlegbar ist, welche dem unteren Bereich des unteren inneren Zylinders 10 koaxial hierzu angeordnet ist. Eine Andruckfeder 14 ist in der Haltebohrung 10a zwischen dem Flansch der Stützstange 13 und einem Federhalter vorgesehen, der über die Stützstange 13 gesetzt ist. Eine Fühleinrichtung 15 zur Erfühlung einer Bewegung zwischen dem Zylindermantel 4a und dem Kolben 5 wird weiter unten näher erläutert.

Der Außenzylinder 9 ist als Stahlrohr ausgebildet und weist hohe Steifheit und eine dicke Wand auf, so daß Verformungen des Außenzylinders 9 infolge von Vibrationen des Zylindermantels 4a bei der Drehung der Walzen und als Reaktion auf den Walzdruck vermieden sind. Der Außenzylinder 9 erstreckt sich durch die koaxiale Bohrung des Zylindermantels 4a und die koaxiale Bohrung 16 des Kolbens 5. Das untere Ende des unteren Zylinders 10, welches am Sitz 11 anliegt, ist ebenso wie das untere Ende der Stützstange 13 beispielsweise spanend so ge-

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arbeitet, daß eine teilweise kugelkalotten- oder zyIindermanteiförmige Oberfläche entsteht, die nach unten kovex ausgebildet
ist, so daß Neigungs- oder Kippbewegungen dieser Teile auf der ebenen Oberfläche des Sitzes 11 möglich sind.

Die Andruckeinrichtung 12 für den unteren gleitbeweglichen Zylinder 10 besteht aus einer ringförmigen Zylinderkammer 20,
die zwischen der Innenoberfläche des Außenzylinders 9, dem
Stufenabschnitt des oberen oder festen Zylinders 19 und dem
oberen Ende des unteren gleitbeweglichen Zylinders 10 gebildet ist und über radiale Ölkanäle 22 mit einer Arbeitskammer in Verbindung steht, die zwischen dem Zylindermantel 4a und dem Kolben 5 ausgebildet ist, so daß Arbeitsöl unter hohem Druck in
die Zylinderkammer 20 eingelassen werden kann. Dabei dient der obere Abschnitt 21 des unteren gleitbeweglichen Zylinders 10,
der flüssigkeitsdicht zwischen den Außenzylinder 9 und den oberen, festen Zylinder 19 eingesetzt ist, als Kolben, so daß der untere gleitbewegliche Zylinder 10 in Anlage an den Sitz 11 gedruckt werden kann, wenn Arbeitsöl unter Druck in die Arbeitskammer 20 eingelassen wird, und zwar selbst dann, wenn der
Zylindermantel 4a gegenüber dem Kolben 5 verlagert wird.

Auch die Stützstange 13 wird an den Sitz 11 unter der Kraft der Andruckfeder 14 angedrückt, die zwischen dem Flansch der Stützstange 13 und dem Federhalter eingesetzt ist.

Die Fühleinrichtung 15 zur Erfassung der Verlagerung des Zylindermantels 4a gegenüber dem Kolben 5 besteht aus einem Differentialumsetzer mit einem Kern 23, der am oberen Ende der Stützstange befestigt oder einstückig mit dieser ausgeführt ist, und aus
einer Spule 24, in die der Kern 23 eingesetzt ist und die sich von der Oberseite des Außenzylinders 9 in den oberen Abschnitt der koaxialen Bohrung des oberen, festen Zylinders 19 nach unten hinein erstreckt.

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Das obere offene Ende der koaxialen Bohrung des Zylindermantels 4a ist mit einer Abdeckung 29 abgeschlossen. Der Außenzylinder 9 erstreckt sich durch einen Dichtring 30 hindurch, der in der koaxialen Bohrung 16 des Kolbens 5 angeordnet und durch einen Dichtringhalter 31 lagegesichert ist.

Im Betrieb vird der Kolben 5 durch die in Fig. 2 veranschaulichte Kolbenstellvorrichtung 7 in seiner Stellung eingestellt. Während des Walzvorganges führen Änderungen des Walzdruckes zu Lageänderungen der unteren Stützwalze 2 und damit des Zylindermantels 4a. Als Folge bewegt sich die Spule 24 der Fühleinrichtung 15 vertikal auf und ab, zusammen mit dem Zylindermantel 4a, wobei eine entsprechende Relativbewegung gegenüber dem Kern 23 auftritt, der ortsfest gehalten ist, so daß die Verlagerung des Zylindermantels 4a gegenüber dem Kolben 5 in der an sich bekannten Weise in ein analogisches elektrisches Signal umgewandelt werden kann.

Wenn der Zylindermantel 4a und mit ihm der Außenzylinder 9 Vibrationen infolge der Drehung der Walzen und der Reaktion auf den Walzdruck ausgesetzt ist, werden sowohl der untere gleitbewegliche Zylinder 10 als auch die Stützstange 13 geneigt, mit einer Berührungsstelle zwischen der kugelkalottenförmigen unteren Stirnfläche und der ebenen Oberfläche des Sitzes 11 als Drehpunkt, oder führen seitliche Gleitbewegungen über den Sitz aus, so daß keine Biegekräfte auf die Stützstange 13 einwirken. Als Folge hiervon kann eine Verlagerung des Kernes 23 infolge von Biegungen der Stützstange 13 sicher vermieden werden, selbst wenn der Zylindermantel 4a starken Schwingungen ausgesetzt ist, so daß als Folge eine präzise Erfassung der Verlagerung des Zylindermantels 4a gegenüber dem Kolben 5 möglich wird. Darüberhinaus ist der untere Endabschnitt der Stützstange 13 durch den unteren gleitbaren Zylinder 10 sicher gehalten, so daß selbst bei Vibrationen des Zylindermantels 4a keine übermäßige, uner-

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wünschte Kraft auf die Stützstange 13 einwirkt.

Selbst dann, wenn die Vertikalstellung des Zylinders 4 Schwankungen unterworfen ist, wird Arbeitsöl unter Druck in die Zylinderkanuner 20 über die radialen Ölkanäle 22 eingeführt, so daß der untere gleitbewegliche Zylinder 10 stets gegen den Sitz 11 gedrückt ist, wobei auch die Stützstange 13 im unteren gleitbeweglichen Zylinder 10 durch die Andruckfeder 14 gegen den Sitz 11 gedrückt ist. Selbst wenn also die Stellung des Kolbens 5 Änderungen unterworfen ist, kann die Verlagerung des Zylindermantels 4 gegenüber dem Kolben 5 mit einer höheren Genauigkeit erfaßt werden, als dies bislang möglich war.

In Fig. 6 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, die in ihrem Aufbau im wesentlichen der ersten Ausführungsform entspricht, wie sie im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 .erläutert worden ist, mit Ausnahme des Umstandes, daß anstelle von Hydraulikdruck zur Anpressung des unteren gleitbeweglichen Zylinders 10 gegen den Sitz 11 eine Andruckfeder 32 verwendet ist. Die Andruckfeder 32 ist unter Spannung zwischen das untere Ende des oberen festen Zylinders 19 und den Federhalter im unteren gleitbeweglichen Zylinder 10 eingesetzt, so daß letzterer normalerweise nach unten in Richtung auf den Sitz 11 gedrückt und an diesen angedrückt wird. Ebenso wie bei der ersten Ausführungsform kann auch bei dieser zweiten Ausführungsform die Verlagerung des Zylindermantels 4a gegenüber dem Kolben 5 mit höherer Genauigkeit erfaßt werden.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispxele beschränkt, sondern sind vielfache Abwandlungen und Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann beispielsweise der Außenzylinder 9 am Kolben 5 befestigt werden, und nicht am Zylindermantel 4a, wie dies im Rahmen der vorstehend erläuterten

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Ausführungsbeispiele der Fall ist.

Selbst dann, wenn der Zylinder 4 starken Schwingungen beim Walzvorgang ausgesetzt ist, können somit im Falle der Erfindung die kovexen, beispielsweise kugelkalottenförmigen Stirnflächen des unteren gleitbeweglichen inneren Zylinders 10 und der Stützstange 13 an der ebenen Oberfläche des Sitzes 11 abrollen oder darüber gleiten, so daß Biegungen der Stützstange 13 und damit des Kernes 23 vermieden sind und demzufolge eine Verlagerung des Zylinderkörpers oder Zylindermantels 4a gegenüber dem Kolben 5 mit höherer Genauigkeit erfaßt werden kann. Darüberhinaus dient die Andruckeinrichtung 12 für die inneren Zylinder dazu, den unteren gleitbeweglichen inneren Zylinder 10 normalerweise an den Sitz 11 anzudrücken, während die Andruckfeder 14 dazu dient, die Stützstange 13 gegen den Sitz 11 mit vorbestimmtem Druck anzudrücken, so daß selbst bei einer Einstellung der Position des Kolbens 5 die Verlagerung des Zylindermantels 4a gegenüber dem Kolben 5 ohne jegliche Einstellungen erfaßt werden kann.

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Leerseite

Claims

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Kabushiki Kaisha, Tokio/Japan

Patentansprüche

(1.] Stellungsfühler für einen Hydraulikzylinder, dadurch gekenn- ^"^ zeichnet, daß ein Außenzylinder (9) fest in einen Zylindermantel (4a) oder Kolben (5) des Zylinders (4) koaxial zu diesem eingesetzt ist und sich gleitbeveglich in das jeweils andere Teil, Kolben (5) oder Zylindermantel (4a), erstreckt, daß ein innerer Zylinder (10) gleitbeweglich in einen Endabschnitt des Außenzylinders (9) eingreift, und daß eine Andruckvorrichtung (12) zur Andrückung des oberen oder unteren Endes des inneren Zylinders (10) gegen einen am Kolben (5) oder am Zylindermantel (4ä) befestigten Sitz (11) vorgesehen ist.
2. Stellungsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere oder obere Endabschnitt einer Stützstange (13), die sich koaxial durch den Außenzylinder (9) erstreckt, spielfrei in eine Haltebohrung für die Stange eingesetzt ist, und daß eine Andruckfeder (14) im normalen Betrieb das untere oder das obere Ende der Stützstange (13) gegen den Sitz (11) drückt.
3. Stellungsfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckvorrichtung (12) für den inneren Zylinder (10) aus einer ringförmigen Zylinderkammer (20) besteht, die zwischen der Innenoberfläche des Außenzylinders (9) und dem oberen oder unteren Ende des inneren Zylinders (1O) gebildet ist und über Ölkanäle (22) mit einer hydraulischen Druckkammer in Verbindung steht, die zwischen dem Zylindermantel (4a) und dem Kolben (5) vorgesehen ist.

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4. Stellungsfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckvorrichtung (12) für den inneren Zylinder (10) aus einer Druckfeder (32) besteht, die unter Spannung in den inneren Zylinder (10) eingesetzt ist und diesen im normalen Betrieb nach unten oder oben gegen den Sitz (11) drückt.

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