DE3524382A1

DE3524382A1 - Verfahren zur regelung einer spannungsausgleichsvorrichtung

Info

Publication number: DE3524382A1
Application number: DE19853524382
Authority: DE
Inventors: Keiichi Hiroshima Katayama; Muneo Moriya; Toshihiro Takemasa
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1984-07-10
Filing date: 1985-07-08
Publication date: 1986-01-30
Also published as: JPS6120622A; DE3524382C2; GB2162101A; GB8517094D0; JPH0373368B2; FR2567427A1; GB2162101B; US4593549A; FR2567427B1

Description

Verfahren zur Regelung einer Spannungsausgleichsvorrichtung

Die Erfindung betrifft die Verbeserung bei der Regelung bzw. bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung einer Spannungsausgleichsvorrichtung bzw. eines Spannungsausgleichers für die Korrektur einer Deformation, die in einem ausgewalzten Banderzeugnis, wie beispielsweise einem kaltgewalzten Stahlband, etc., (nachfolgend als "Banderzeugnis" bezeichnet) zurückgeblieben ist.

Es ist allgemein bekannt, daß ein ausgewalztes Banderzeugnis Formänderungen aufweist, wie beispielsweise eine teilweise
Längung und eine teilweise Biegung und Verwerfung, etc., die durch eine gleichmäßige Verteilung der Temperaturen bei dem
Bandherstellungsvorgang, ein Fehlen oder eine Verringerung der

Genauigkeit und/oder einen Verlust einer geeigneten Einstellung bei den Maschinen verursacht wird, die in dem Bandwalzwerk eingesetzt sind. Es ist natürlich unvermeidbar, daß diese Formänderungsfehler nicht nur das äußere Erscheinungsbild der Flachstahlerzeugnisse ruiniert und somit den wirtschaftlichen Wert des Erzeugnisses herabsetzt, sondern auch die Effektivität der Zuführung während der ganzen Arbeitsabläufe beim Auswalzbetrieb des Banderzeugnisses beeinträchtigen und daher möglicherweise ein Hindernis für den automatischen Betrieb der gesamten Bandproduktionsstraße darstellen. Dieser Fehler würde weiterhin auch eine weitere Ursache für Formänderungen bei den nachfolgenden sekundären Arbeitsabläufen bilden. In diesem Zusammenhang ist das Verfahren zur Regelung eines Spannungsausgleichers als Versuch zur Korrektur dieser Formänderungsfehler bei der Produktion des Banderzeugnisses vorgeschlagen worden.

In Figur 1 ist zunächst eine allgemeine Auslegung einer Reihe von Walzen und Antriebsmechanismen dargestellt, die in einer typischen Spannungsausgleichsvorrichtung konventioneller Konstruktion enthalten ist. Wie in dieser Figur gezeigt, sind eine Eingangspanneinheit 3 und eine Ausgangsspannungseinheit 4 jeweils an der Eingangseite und der Ausgangsseite eines Ausgleichswalzwerks 2 vorgesehen, wobei durch diese Spamveinheiten 3 und 4 ein Fortsatz eines Bandes 1 unter Spannung in die durch Pfeile gezeigt Richtung zugeführt wird. Mit Hilfe zahlreicher Arbeitswalzen 5, 6, die sich zick-zack-förmig oberhalb und unterhalb des Fortsatzes des Bandes längs der Längsrichtung des gesamten nicht angetriebenen Ausgleichswalzwerks 2 erstrecken, wird das Band in der Folge über den gesamten Fortsatz des Ausgleichswalzwerks einer wiederholten Biegeprozedur unterzogen. Mit dieser Folge von Arbeitsabläufen wird dem Band 1 eine permanente Längung verliehen, die zum Ausglätten seiner Formänderungen erforderlich ist, um auf diese Weise dementsprechend eine passende Korrektur der in dem Band 1 enthaltenen Formänderungen zu er-

halten. Es ist auch zu erkennen, daß zwischen der Eingangsspanireinheit 3 und der Ausgangsspann einheit 4 eine Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, die mit einer passenden Differenz der Zuführgeschwindigkeiten betreibbar ist, welche identisch zu einem vorherbestimmten Längungsmaß eingestellt sind, das für das Band 1 benötigt wird.

Um eine beabsichtigte Längungsrate auf dem Fortsatz des Bandes 1 zu erzielen, ist eine Differenz bei den Drehgeschwindigkeiten zwischen der Eingangsspanneinheit 3 und der Ausgangsspanneinheit 4 vorgesehen, die einem vorherbestimmten Längungsmaß entspricht. Genauer gesagt, sind die Eingangsspanneinheit 3 und die Ausgangsspanneinheit 4 mechanisch mit einem einzigen Hauptmotor 8 verbunden, wobei eine benötigte Differenz der Drehgeschwindigkeiten, d.h., eine vorherbestimmte Längungsrate des Banderzeugnisses, mit Hilfe eines Spannmotors 9 geliefert wird. Im Zusammenhang mit diesem typischen Aufbau ist es bekannt, daß eine Walzengruppe in einer der beiden Spanneinheit 3 und 4 , beispielsweise die Gruppe der Walzen 4a, 4b, 4c und 4d der ausgangsseitigen Spanneinheit 4,als Bezug für die Drehgeschwindigkeit verwendet wird, während die Gruppe der Walzen 3a, 3b, 3c, 3d der eingangsseitigen Spanneinheit 3 für eine geringere Drehgeschwindigkeit vorgesehen ist, die einer vorherbestimmten Längungsrate des Banderzeugnisses 1 entspricht. Gemäß diesem dargestellten Aufbau ist zu erkennen, daß die Bezugsspanneinheit 4 direkt durch den Hauptmotor 8 über eine Gruppe von Kegelzahnrädern 10b und ein Kammwalzwerk 11b angetrieben wird. Andererseits ist die an der gegenüberliegenden Seite liegende Spanneinheit 3 funktionell mit einer Sonnenraddrehwelle 14 eines Planentenradgetriebes 13 von einer Planetenradgetriebeeinheit 12 über ein Kammwalzwerk 11a und einer Gruppe von Kegelzahnrädern 10a verbunden. Weiterhin ist zu erkennen, daß ein Hohlzahnrad 15 durch den Hauptmotor 8 über ein Ritzel 16 antreibbar ist, während ein Sonnenrad 17 entsprechend durch einen Spannmotor 9 angetrieben wird, der beispielsweise aus einem Gleichstrommotor besteht. Dieser

Spannmotor 9 ist mit einer nicht dargestellten Drehzahlregelung mittels eines direkten Digitalkomputersystems ausgerüstet. Mit diesem Aufbau kann eine benötigte Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten (d.h., eine vorherbestimmte Längungsrate ) bei der Bezugsspanneinheit 4 und der zugeordneten Spanneinheit 3 präzise mit Hilfe des Spannungsmotors 9 gesteuert werden. Andererseits sind alle Walzen einer jeweils zu den beiden Spanneinheiten gehörenden Gruppe so mechanisch miteinander verbunden, daß sie jeweils dieselbe Drehzahl besitzt. Auf dem Teil des Banderzeugnisses zwischen diesen Gruppen der Walzen tritt jedoch ein Rutschen von einer Längung auf, die unter der Wirkung der darauf ausgeübten Spannung beim Passieren dieser Walzen erzeugt wird, wobei dieses Rutschen möglicherweise Beschädigungen wie Risse oder ähnliche Kratzer auf der Oberfläche des Banderzeugnisses erzeugen würde. Als Versuch diese Beschädigungen am Entstehen zu hindern, sind in der der Spanneinheit 3, 4 eine Reihe von Rutschkupplungen, beispielsweise eine Pulverkupplung oder dergleichen, P2, P2, P3, P4, P5, P6 zwischen den Gruppen der Walzen 3a, 3b, 3c und 4a, 4b, 4c und den Kammwalzwerken 11a, 11b vorgesehen, wie schematisch in Figur 1 dargestellt, um einen geeigneten abschwächenden bzw. absorbierenden (kompensierenden) Effekt für dieses Schlupfproblem vorzusehen. Zusätzlich ist ein geeigneter Spannungsmesser TM3 in einer passenden Stellung im Förderweg des Bandwalzwerks vorgesehen, beispielsweise zwischen der Ausgangsseite des Ausgleichswalzwerks 2 und der Ausgangsseite der Spanneinheit . 4, um eine Spannung T6 des Banderzeugnisses 1 zu messen. Das auf diese Weise erhaltene Meßergebnis wird dann in ein dementsprechendes Meßsignal t3 umgewandelt und dann an eine arithmetische Einheit 18 zur Verarbeitung zu AuagangsSignalen tp1 bis tp6 gegeben, wobei durch die Ausgangssignale das Drehmoment jeder Rutschkupplung dementsprechend so gesteuert wird, daß ein Schlupf zwischen dem Banderzeugnis 1 und jedem der Gruppen der Walzen schließlich zu 0 abgeglichen wird.

Gemäß dieser besonderen Anordnung ist es festzuhalten, daß zwischen einem Drehmoment jeder Kupplung und einer Spannung auf das hindurchtretende Banderzeugnis 1 ein derartiger physikalischer Zusammenhang besteht, wie in den folgenden Gleichungen (1) bis (3) und (6) bis (8) angegeben ist.

TqP₁ =	( T₂	- T₁ )	• D/2	• K	(D
TqP2 =	( T₃	- T₂ )	• D/2	• K	(2)
Tqp3 =	( T₄	- ^T3 )	• D/2	• K	(3)
Tq-] =	( T₅	- T₄ )	• D/2	• K	(4)
Tq 2 =	( ^T6	- T₇ )	• D/2	• K	(5)
TqP4 =	( T₇	- T₈ )	• D/2	• K	(6)
Tgp.5 =	( T₈	- Tg )	• D/2	• K	(7)
TqP₆ =	( Tg	- T₁₀)	• D/2	• κ	(8)

In diesen Gleichungen stellen dar: T₁ -T-] q je einen Wert der Spannung auf das Banderzeugnis (Spannungsmesser TM3); TqPi~Tqpg je einen Drehmomentwert einer Pulverkupplung; Tq₁ und Tg2 Drehmomente der Bezugsspannwalzen 3d und 4a der Eingangs- und Ausgangsspanneinheiten ; D einen Durchmesser jeder Walze ; und K ein Zahnraduntersetzungsverhältnis.

In den letzten Jahren sind jedoch die Anforderungen an die Qualitätsverbesserung des Streifenerzeugnisses immer strenger gewachsen, und das Verfahren zur Vermeidung von Rissen und Kratzern für das Banderzeugnis mittels des bloßen Vorsehens von Rutschkupplungen, die zwischen dem Banderzeugnis und der Walzenvorrichtung vorgesehen sind, kann diese wachsenden Bedürfnisse nicht langer befriedigen.

Genauer gesagt, ist bei dem typischen üblichen Verfahren zur Vermeidung derartiger oben genannter Fehler bei dem Banderzeugnis 1 wie oben vollständig dargelegt,festzuhalten, daß das Drehmoment jeder Rutschkupplung dem von dem Spannungsmesser TM3 gelieferten Meßsignal t3 folgend unter der Annahme gesteuert wird, daß die geltende Spannung an einem Band vor

und nach dem Ausgleichswalzwerk 2 T5 = Tg beträgt. Es ist jedoch anzumerken, daß der augenblickliche bzw. laufende Wert der Eingangs spannung T-] an der Eingangsspanneinheit 3 und der augenblickliche Wert der Ausgangsspannung T-] 0 an der Ausgangsspanneinheit 4 außerhalb des Kontrollbereichs auf den Teil der Spannungsausgleichsvorrichtung liegen, und daß auch der augenblickliche Spannungswert Tg = T^ + α aufgrund eines Biegeverlustes ( einschließlich Reibungsverlust ) in dem Banderzeugnis 1 ist, wenn dieses durch das gesamte Ausgleichswalzwerk 2 tritt, was unmittelbar T5 φ Tg bedeutet. Demzufolge ist es in der Praxis überhaupt nicht möglich, wie sich aus den obigen Gleichungen (1) bis (8) ergibt, irgendeine bestimmte Drehmomentregelung mit vollständiger Berücksichtigung der aktuellen Spannungsschwankungen des Banderzeugnisses 1 zu erreichen.

Im Hinblick auf diese besonderen Nachteile des oben beschriebenen üblichen Verfahrens zur Vermeidung von Schlupf bei dem Ausgleichswalzwerk, besteht ein Bedürfnis nach einer wirkungsvollen Lösung zur Überwindung dieser unvermeidlichen Probleme, die dem üblichen Aufbau immanent sind.

Die Erfindung ist im wesentlichen auf das Vorsehen einer passenden und geeigneten Lösung für diese Unzulänglichkeiten und Schwierigkeiten in der Praxis gerichtet, die oben umrissen sind und die sich aus den praktischen Erfahrungen mit dem konventionellen Ausgleichswalzwerk für das Banderzeugnis ergeben haben, und für die bisher jegliche geeignete Gegenmaßnahmen nicht vorgesehen sind.

Die Erfindung wurde demzufolge im Hinblick auf die oben genannten Umstände und Unzulänglichkeiten geschaffen.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein verbessertes Verfahren zum wirkungsvollen Vermeiden jeglicher Schlupfbewegungen verfügbar zu machen, die zwischen den Spannwalzen und dem

Banderzeugnis entstehen, wenn dieses durch ein Ausgleichswalzwerk zur Korrektur von Formänderungen tritt, die in dem Banderzeugnis existieren, wodurch sich eine wesentliche Verbesserung der Oberflächenkonfiguration und dementsprechend die Qualität des Banderzeugnisses ergibt.

Erfindungsgemäß ist ein verbessertes Verfahren zur Regelung einer Spannungsausgleichsvorrichtung zur Vermeidung von Schlupfbewegungen des Banderzeugnisses bezüglich der Spannrolleneinrichtungen bei dessen Durchtreten durch diese mit folgenden Verfahrensschritten vorgesehen: Messen einer augenblicklichen Spannung, die auf den Fortsatz des Bandes an der Eingangsseite und der Ausgangsseite an jeder der Eingangs- und Ausgangsspannwalzeneinrichtungen aufgebracht wird, und Regeln der Eingriffsdrehmomente der Rutschkupplungen in der Weise, daß eine zwischen dem Fortsatz des Bandes und den Spannwalzeneinrichtungen erzeugte augenblickliche Schlupfbewegung gemäß dem Ergebnis der Spannungsmessungen zu 0 abgeglichen bzw. eliminiert wird.

Durch das Vorsehen eines derart vorteilhaften Aufbaues wie zuvor erwähnt, kann gemäß der Erfindung der folgende Effekt erzielt werden.

Dieser besteht darin, daß bei praktischer Anwendung des verbesserten Verfahrens zur Regelung der Spannungsausgleichsausrüstung gemäß der Erfindung wirksam alle Fehler in der Oberfläche eines Banderzeugnisses beseitigt werden könnnen, die von den Schlupfbewegungen herrühren, die während des Hindurchtretens durch den Spannungsausgleicher auftreten, um somit zu einer wesentlichen Verbesserung des Oberflächenzustandes und dementsprechend der Qualität des Banderzeugnisses beizutragen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung

eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Es zeigen :

Figur 1 eine schematische allgemeine Ansicht, die den allgemeinen Aufbau einer typischen üblichen Spannungsausgleichsvorrichtung darstellt; und

Figur 2 eine ähnliche schematische Ansicht, die mittels einer bevorzugten Ausgestaltung besonders den allgemeinen Aufbau einer Spannungsausgleichsregelungseinrichtung gemäß der Erfindung darstellt.

Die Erfindung wird nun konkreter an einer bevorzugten Ausbildungsform derselben erläutert, die in der Praxis für die Regelung einer Spannungsausgleichsvorrichtung zur Entfernung von in dem Banderzeugnis existierenden Formänderungen beim Hindurchtreten durch diese verwendet wird. In Fig. 2 ist der allgemeine Aufbau einer Spannungsausgleichs-Regeleinrichtung in der Praxis für das verbesserte Verfahren zur Vermeidung aller möglichen Schlupfbewegungen zwischen den Spann einheiten und dem Banderzeugnis gemäß der Erfindung dargestellt, und dieselben Bezugszahlen bezeichnen gleiche Teile wie in Fig. 1, und die detaillierte Beschreibung dieser gleichen und übereinstimmenden Teile wird der kürze halber weggelassen. Obgleich in Fig. 2 das Antriebssystem weggelassen ist, kann der gezeigte Aufbau beispielsweise ein ähnliches System verwenden.

Wie in Fig. 2 dargestellt, sind Spannungsmesser TM1 und TM2 vorgesehen, die eine augenblickliche Spannung in dem Banderzeugnis 1 an jeder entsprechenden Seite des Eingangs und des Ausgangs einer Eingangspanneinheit . 3 messen können, und in gleicher Weise sind Spannungsmesser TM3 und TM4 jeweils an jeder Seite des Eingangs und des Ausgangs einer Ausgangsspanneinheit 4 vorgesehen. Die Anordnung ist so ge-

troffen, daß die Ergebnisse der Messungen, die durch diese Spannungsmesser TM1 und TM2 durchgeführt werden, in dem entsprechende elektrische Signale ti und t2 umgewandelt werden und dann in eine Schaltung einer arithmetischen Arbeitsablaufsteuerung (operation processor) 19 gegeben werden, während die entsprechenden Signale t3 und t4 der Messungen der Spannungsmesser TM3 und TM4 in eine andere arithmetische Arbeitsablaufsteuerung 20 (operation processor) eingegeben werden, so daß die Verarbeitung dieser Signale in Übereinstimmung mit den darauf bezogenen Gleichungen verarbeitet werden können, die jeweils später beschrieben werden. Danach werden die Drehmomente Tqpi bis Tqpg in den Pulverkupplungen P1, P2, P3 und P4, P5, P6, die bei den Eingangs- und Ausgangsspann einheiten 3 und 4 verwendetet Schlupfkupplungen sind, entsprechend den Ausgangssignalen t'p1 bis t'p6 von den arithmetischen Arbeitsablaufsteuerungen 19, 20 geregelt, wobei sie augenblicklichen Schwankungen der Spannungen des Banderzeugnisses derart folgen, daß eine augenblickliche Größe eines Schlupfes zwischen den beiden Spann einheiten 3, 4 und dem Banderzeugnis 1 sich ständig zu 0 ändert bzw. vollständig eliminiert wird.

Im Einzelnen sind unter Annahme von Faktoren der Drehmomentverteilung der Gruppen von Walzen, die zu den Eingangs- und

1 /4 Ausgangsspann einheiten 3 und 4 gehören und A = (T^/T-j)

(A^U ; B = (Tg/T-, ₀) ¹^⁴ (B^D lauten, folgende Beziehungen gegeben :

T₄ = T₅/A; T₃ = T₅/A² ; T₂ = T₅/A³ ; T₁ = T₅/A⁴ ; Tg = T₅ + α (α ist ein Drehmoment, das einem Biegeverlust und einem Reibungsverlust in dem gesamten Ausgleichswalzwerk 2 entspricht ) und
T₇ = Tg/B; T₈ = Tg/B² ; T₉ = Tg/ß³ ; T₁₀ = Tg/B⁴.

Wenn man nun die obigen Gleichungen (1) bis (3) und (4) bis (6) durch Substitution der Verteilungsfaktoren A und B umformt,

ergibt sich die Gleichung (D:

= ( T	2	•	C	- T₁ ) · D/2 · K	- T₁
= D/2	T	K · T₅/A⁴ · (A-1	)
= C ·	₅ · 1/A⁴ · (A-1)
K =	(konstant)

TCTOo	= C-T₅ ·	1	/A³ -	(A-1)
Tcrp "3	= C-T₅ ·	1	/A² ·	(A-D
Tqp₄	= C-T₆ ·	1	/B² -	(B-D
Tqp₅	= C-T₆ ·	1	/B³ -	(B-D
Tqp_fi	= C-T₆ ·	1	/B⁴ ·	(B-D

₅ (D

wobei D/2

In ähnlicher Weise können andere Gleichungen
wie folgt umgeformt werden :

Dementsprechend ist es praktisch nicht möglich, daß je der Rutschkupplungen P₁ bis Pg in bestimmter Weise in Übereinstimmung mit den tatsächlichen Spannungen während des Betriebs aufgrund der Messung der dementsprechenden Werte T₁, T5, Tg, T-jQ geregelt werden können.

Obgleich die Erfindung detailliert anhand einer bevorzugten Ausfuhrungsform derselben praktisch bei einem Spannungsausgleichswalzwerk mit der typischen Walzenanordnung beschrieben worden ist, soll die Erfindung selbstverständlich nicht auf die Einzelheiten des in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigten speziellen Aufbaues beschränkt sein, sondern kann selbstverständlich auch bei einem Spannungsausgleicher,der eine andere Rollenanordnung enthält, mit dergleichen vorteilhaften Wirkung gemäß den vorstehenden Lehren ohne jegliche Einschränkung und ohne das Wesen und den Umfang der Erfindung zu verlassen eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Regelung einer Spannungsausgleichsvorrichtung für die Korrektur restlicher Formänderungen in einem Fortsatz eines Bandes, bestehend aus einer Reihe von Eingangs- und Ausgangsspannwalzeneinrichtungen zum Aufbringen einer Spannung für das Ausglätten der Formänderung auf den Fortsatz des Bandes, der sich zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite einer Ausgleichswalzwerkstation erstreckt, und aus Rutschkupplungseinrichtungen, die die Spannwalzeneinrichtungen mit Antriebseinrichtungen verbinden, wobei sie zwischen diesen eine Schlupfbewegung zulassen,

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :

Messen einer augenblicklichen Spannung, die auf den Fortsatz des Bandes sowohl an der Eingangsseite als auch an der Ausgangsseite jeder der Eingangs- und Ausgangsspannwalzeneinrichtungen ausgeübt wird, und Steuern der Eingriffsdrehmomente der Rutschkupplungen in der Weise, daß eine augenblickliche Schlupfbewegung, die zwischen dem Fortsatz des Bandes und den Spannwalzeneinrichtungen erzeugt wird, gemäß dem Ergebnis der Messung der Spannungen auf 0 gebracht bzw. beseitigt wird.

2. Verfahren zur Regelung einer Spannungsausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Eingriffsdrehmomente der Rutschkupplungen gesteuert werden, indem die Werte der Spannungen T₁,

„ T₅, T₆ und T₁₀ gemessen werden, die auf den Fortsatz

f des Bandes gemäß dem Zusammenhang zwischen einem augen-

blicklichen Eingriffsdrehmoment an jeder der Kupplungen

und einer augenblicklich gemessenen Spannung auf das Band ausgeübt werden, wie durch die folgenden Gleichungen bestimmt :

TqP₁ = C • T₅- 1 /A⁴ - ( A-1 ) Tqp2 = C • T₅- 1 /A³ · ( A-1 ) TqP₃ = C • T₆- 1 /A² · ( A-1 ) Tqp₄ = C . _Tg. 1 /B² · ( B-1 ) Tqp₅ = C . _T . 1 /B³ ·
* ( B-1 ) Tqpg = C 1 /B⁴ · ( B-1 )

und mit den folgenden Beziehungen

1/4 A = ( T₅ / T₁ )

1/4 B= ( T₆ / T₁₀)

wobei TaPi^-T₀-Pg je einen Drehraomentwert einer Pulverkupplung darstellen, T-| , T₅, T₆, T₁₀ ein Meßwert jeder Rutschspannung sind, C(konstant) = D/2 · K, worin D einen Durchmesser jeder Walze ist, und wobei K ein Zahnraduntersetzunesverhältnis darstellt.