DE2848638C2 - Meßrolle zur Erfassung der Spannungsverteilung in einem laufenden Band - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßrolle zur Erfassung der Spannungsverteilung in einem laufenden Band, insbesondere in einem Metallband beim Kaltwalzen, mit mehreren nebeneinander am Band anliegenden, gegeneinander beweglichen Einzelrollen, deren Gesamtlänge mindestens der Bandbreite entspricht und die an einer stillstehenden Achse berührungsfrei abgestützt und drehbar gehalten sind, wobei an der Achse Einrichtungen vorhanden sind, weiche durch die Bandspannung hervorgerufene Änderungen des jeweiligen Abstandes zwischen den einander zugewandten Flächen an den Einzelrollen einerseits und an der Achse andererseits in ein Signal umwandeln.

Angesichts der beim Walzvorgang auftretenden Durchbiegung und der thermisch sowie durch Verschleiß hervorgerufenen Durchmesseränderungen der eingesetzten Walzen ist es außerordentlich schwierig, über die gesamte Bandiänge eine planparalleles Band zu erzeugen. Das beim Walzvorgang entstandene Bandprofil zwingt jedoch zur bestmöglichen Anpassung der Nachfolge-Walzvorgänge, da Abweichungen des Walzspalts vom BanJprofil zu unterschiedliche! Lunge des Bandes über die Bandbreite führen. Die durch Abweichungen des Waltzspalts im Bandprofil innerhalb des Bandes hervorgerufene unterschiedliche Spannungsverteilung führt im Extremfall zu Rand- oder Mittelwellen, die optisch sichtbar werden.

Aus der US-PS 34 99 306 ist eine Meßrolle der eingangs erwähnten Gattung bekannt, die über Fluid-Lager abgestützte und gleichartig wirkende Abstandserfassungseinrichtungen aufweist Die erwähnten berührungsfrei arbeitenden Lager sind dabei ebenso wie die Abstandserfassungseinrichtungen in einem besonderen

ίο Ringgehäuse angeordnet, welches sich seinerseits auf der Achse abstützt

Der Nachteil der bekannten Meßrolle ist darin zu sehen, daß sie in konstruktiver Hinsicht verhältnismäßig aufwendig und — bedingt durch die Verwendung einer \ ielzahl von Düsen mit unterschiedlichem Aufgabenbereich — störanfällig ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Meßrolle so auszubilden, daß sie im Vergleich zum beschriebenen Stand der Technik wesentlich einfacher und demzufolge betriebssicherer aufgebaut ist Die Meßroiie soii zur Vermeidung hoher Hersteilungskosten insbesondere auch so ausgebildet sein, daß weitgehend handelsübliche Bauelemente Verwendung finden können.

Die gestellte Aufgabe wird durch das kennzeichnende Merkmal des Patentanspruchs 1 gelöst Der der Erfindung zugrunde liegende Lösungsgedanke besteht danach im wesentlichen darin, Magnetlager gleichzeitig zur Abstützung von Einzelrotlen einer Meßrolle und zur Ermöglichung von Meßvorgängen einzusetzen. Die berührungsfreie Abstützung läßt sich dabei dadurch verwirklichen, daß die Einzelrollen sich auf Elektromagneten oder (beispielsweise gemäß Patentanspruch 4) auf Dauermagneten abstützea

Der Aufbau und die Wirkungsweise von Elektromagnetlagern, die im Rahmen der Erfindung zur Anwendung kommen können, sind beispielsweise aus der technischen Information »Aktive Magnetlager« Nr. 299 vom 12. April 1977 (Reg. 427 2) der ^KF Kugellagerfabriken GmbH, Schweinfurt, im Prinzip bekannt

Der Erfindungsgegenstand kann in der Weise weitergebildet sein, daß er zusätzlich zumindest die Merkmale eines der Patentansprüche 2 bis 4 aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in Schrägansicht eine Meßrolle, die im Bereich zwischen einem WrJzgerüst und einer nachfolgenden Umlenkrolle angeordnet ist,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine mit einem Magnetlager ausgestattete Einzelrolle,

Γ i g. 3 einen Schnitt durch eine Einzelrolle mit einer im Vergleich zur Ausführungsform gemäß F i g. 2 andersartig ausgestalteten Lagerung und Abstandserfassungseinrichtung und

Fig.4 einen Schnitt durch eine Meßrolle mit im Übergangsbereich der Einzelrollen angeordneten Magnetlagern.

Die einem Walzgerüst 1 mit Arbeitswalzen 2 und 3 in

so Bewepngsrichtung des laufenden Bandes 4 und in Richtung auf eine Umlenkrolle 5 nachgeschaltete Meßrolle 6 besteht aus mehreren nebeneinander am Band anliegenden, gegeneinander beweglichen Einzelrollen 7, deren Gesamtlänge mindestens der Bandbreite entspricht und die sich berührungsfrei drehbar auf einer stillstehenden Achse 8 abstützen (Fig. 1). Diese ist mittels einer (nicht dargestellten) an sich bekannten Verstelleinrichtung in Richtung der Doppelpfeile 9 senk-

recht zur Bandebene höhenverstellbar.

In Abhängigkeit von der Belastung der Einzelrollen 7 durch das Band 4 rühren diese bezüglich der feststehenden Achse 8 eine Bewegung aus, durch welche sich der der Krafteinleitungsstelle am nächsten liegende Spalt zwischen der Einzelrolle und der Achse verkleinert bzw. der der Krafteinleitungsstelle bezüglich der Achse gegenüberliegende Spalt vergrößert Diese Abstandsänderung stellt das Maß für die durch das Band 4 eingeleitete Kraft dar.

Innerhalb der Einzelrollen 7 sind (nicht dargestellte) an sich bekannte Meßfühler, insbesondere mechanische oder elektrische Druck- oder Abstandsgeber, angeordnet, deren Ausgangswerte — die ggf. mittels einer nachgeschalteten Anzeigeeinrichtung auch sichtbar gemacht werden können — dazu dienen, die Größe des Walzspalts eines nachfolgenden Walzgerüstes an das erfaßte Bandprofil anzupassen. Die Anpassung des Walzspalts kann nach Sichtbarmachen der Ausgangswerte von Hand vorgenommen werden; zweckmäßigerweise ist jedoch ein geschlossener Regelkreis zur automatischen Anpassung des Walzspalts an das Bandprofil vorgesehen.

Die Länge der Einzelrollen 7 ist zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß unter Beachtung wirtschaftlicher Ge-Sichtspunkte eine möglichst große Anzahl an Einzelrollen zum Einsatz kommt Die Länge der Einzelrollen hängt insbesondere auch von den Abmessungen ab, welche ggf. verwendete handelsübliche Magnetlager aufweisen.

Bei der in F i g. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erfolgt die berührungsfreie Abstützung der Einzclroüen 7 mittels eines Elektromagnetlagers, dessen ringförmige Wicklungspakete 10 im Bereich der Stirnflächen 7'" der Einzelrolle unbeweglich mit der Achse 8 verbunden sind. Die Wicklungspakete 10 bilden gemeinsam mit der zugehörigen Einzelrolle 7 — die im Querschnitt gesehen T-förmig ausgebildet ist — ein Lager, welches Axial- und Radialkräfte aufnehmen kann. Die Innenfläche T des zwischen den Wicklungspaketen liegenden Steges 7" der Einzelrolle 7 bildet die Bezugsfläche, deren Bewegungen von einer Abstandserfassungseinrichtung in Signale umgewandelt werden, die unbeweglich mit der hohlen Achse 8 verbunden ist und in deren öffnung 12 hineinragt

Die Abstandserfassungseinrichtung 11 ist mittels einer (nicht dargestellten) Dreheinrichtung in der Weise verstellbar, daß sie der Resultierenden der an der Einzelrolle angreifenden Kräfte genau gegenüberliegt In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt die Abstandserfassungseinrichtung 11 eine Stellung ein, in welcher die Meßrolle 6 als eine auf ein laufendes Band aufgesetzte Druckrolle Verwendung finden könnte.

Die Abstandserfassungseinrichtung kann jedoch auch auf der der Krafteinleitungsstelle gegenüberliegenden Seite der Achse 8 angeordnet sein. Im Bereich ein und derselben Einzelrolle 7 könne" gleichzeitig auch mehrere Abstandserfassungseinrichtungen zur Anwendung kommen.

Die in Fig.3 dargestellte bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von derjenigen der F i g. 2, daß die Innenfläche T der Einzelrolle 7 im Bereich der Wicklungspakete 10 leicht konisch und im Bereich der Abstandserfassungseinrichtung 11 zylindrisch ausgebildet ist Diese ragt über die Achse 8 hinaus in den Bereich zwischen den Wicklungspaketen 10 und liegt einem Ring 13 — der unbeweglich in der Einzelrolle 7 gehalten ist — mit Abstand gegenüber. Der Ring

13 besteht vorzugsweise aus dauermagnetischem Material, so daß die entsprechend ausgebildete Abstandserfassungseinrichtung 11 zwischen beiden Teilen auftretende Abstandsänderungen auf magnetischem Wege erfaßt

Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform stützen sich die Einzelrollen 7 auf Magnetfagern ab, die im Bereich der beiden Stirnflächen T" angeordnet sind. Der an der Aohse 8 befestigte Lagerbestandteil in Form eines ringförmigen Dauermagneten K ist also jeweils zwei benachbarten Einzelrollen 7 zugeordnet Die zugehörigen Gegenflächen bestehen jeweils aus schmaleren Dauermagneten 15, deren Polarität mit derjenigen der Dauermagneten 14 übereinstimmt und die unbeweglich in die Eini-olrollen 7 eingesetzt sind.

Die gleichzeitige Abstützung zweier benachbarter Einzelrollen 7 auf ein und demselben Dauermagneten

14 hat zur Folge, daß im Bereich der Stirnflächen T" zu erwartende Bandfehler weitestgehend vermieden werdea

Die beschriebene Ausführungsform kann in der Weise abgeändert sein, daß an Stelle der Dauermagnetringe 14 Elektromagnete zur Anwendung kommen und diesen ringförmige Gegenflächen 15 aus geeignetem Material gegenüberliegen.

Um die an der Achse 8 angeordneten Abstandserfassungseinrichtungen jeweils in die Richtung der Resultierenden der an der Meßrolle 6 angreifenden Kräfte drehen zu können, kann die Achse außerhalb des Bereichs des durchlaufenden Bandes 4 mit einer Dreheinrichtung ausgestattet sein; diese besteht im wesentlichen aus einem starr mit der Achse 8 verbundenen Hebelarm mit einem gelenkig angeschlossenen Zylinderaggre^at An Stelle des mit Druckluft oder mit Drucköl betriebenen Zylinderaggregats können auch andere Antriebseinrichtungen, insbesondere auch Spindelantriebe, zur Ausrichtung der in der Meßrolle 6 angeordneten Abstandserfassungseinrichtungen eingesetzt werden.

Die Verwendung einer derartigen Dreheinrichtung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Meßrolle 6 gleichzeitig als Umlenkrolle dient

Die Ausführungsformen gemäß den F i g. 2 und 3 können euch su abgeändert sein, daß die Wicklungspakete 10 des Elektromagnetlagers jeweils an den Einzelrollen

7 befestigt sind; zwischen den mitumlaufenden Innenflächen der Wicklungspakete 10 einerseits und der Achse

8 andererseits ist somit ein Luftspalt veränderlicher Größe vorhanden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Meßrolle zur Erfassung der Spannungsverteilung in einem laufenden Band, insbesondere in einem Metallband beim Kaltwalzen, mit mehreren nebeneinander am Band anliegenden, gegeneinander beweglichen Einzelrollen, deren Gesamtlänge mindestens der Bandbreite entspricht und die an einer stillstehenden Achse berührungsfrei abgestützt und drehbar gehalten sind, wobei an der Achse Einrichtungen vorhanden sind, weiche durch die Bandspannung hervorgerufene Änderungen des jeweiligen Abstands zwischen den einander zugewandten Flächen an den Einzelrollen einerseits und an der Achse andererseits in ein Signal umwandeln, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelrollen (7) sich auf Magnetlagern abstützen.

Z Meßrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetlager (iö bzw. i4, 15) im Bereich der Stirnflächen (7'") der Einzelrollen (7) angeordnet sind.

3. Meßrolle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Magnetlager aus einem an der Einzelrolle (7) angeordneten Tragring (15) und einem auf der Achse 8 befestigten Ringmagneten (14) gebildet ist, wobei mit Ausnahme der beiden Rollenenden eine Ringmagnet jeweils den Tragringen zweier benachbarter Einzelrollen gegenüberliegt

4. Meßrolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragripg (15) und der Ringmagnet (14) jedes Magnetlagers als Dair -magnetringe gleicher Polarität ausgebildet sind, und daß die Einzelrolle (7) im Bereich zwischen den einander zugehörigen Dauermagnetring-Paaren einen Vorsprung (7') in Richtung auf die Achse aufweist, dessen Innenfläche die Bezugsfläche für Abstandsänderungen bildet