DE3701267A1 - Planheitsmesseinrichtung fuer bandfoermiges walzgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Planheitsmeßeinrichtung für bandförmiges Walzgut insbesondere Feinbänder, in Kaltwalzwerken.

Die Anforderungen an die Maß- und Formgenauigkeit von kaltgewalztem Feinband haben im Lauf der Entwicklung der Walztechnik und der Weiterverarbeitung in beträchtlichem Maße zugenommen. Ein ideales Kaltband soll nicht nur gleiche Dicke über die Länge und Breite haben, es soll auch vollkommen plan liegen. Dabei soll die Planheit auch dann erhalten bleiben, wenn das Band bei der Weiterverarbeitung zerteilt wird.

Die Planheit eines Feinbandes wird primär durch die beim Walzen auftretende Bandzugspannungsverteilung über die Bandbreite beeinflußt. Als Kenngröße für die Planheit eines Bandes dient die Längenverteilung über die Bandbreite, die aus den über den Bandquerschnitt gemessenen Bandspannungen mit Hilfe der Beziehung errechnet werden kann, in der Δσ der Spannungsunterschied zwischen zwei benachbarten Bandzonen bzw. Fasern und E der Elastizitätsmodul des Bandmaterials bedeuten.

Bei den auf dem Markt befindlichen Planheitsmeßsystemen kommen als Umlenkrollen ausgebildete Meßrollen zum Einsatz.

Eine derartige z.B. aus den BBC-Nachrichten Heft 11/1980 bekannte Meßrolle besteht aus mehreren aneinandergereihten Meßscheiben, die über Zuganker miteinander verspannt sind. Die durch das Walzband übertragenen Umlenkkräfte wirken auf umlaufende Kraftmeßgeber, die mit hoher Vorspannung in die einzelnen Meßscheiben eingebaut sind. Die Meßscheiben der Planheitsmeßrolle sind so ausgebildet, daß sich bei hoher Formsteifigkeit ein geringes Trägheitsmoment ergibt. Die Meßgeber sind gegeneinander versetzt und gleichmäßig über die Oberfläche der Meßrolle verteilt. Mehrere zueinander versetzt angeordnete Kraftmeßgeber können als aktive Meßgeber an einen gemeinsamen Meßwertverstärker angeschlossen werden, wobei einem Meßwertverstärker bis zu acht Meßgeber zugeordnet sind. Ein Mikrorechner verarbeitet die Meßsignale. Er ordnet die Meßwerte den einzelnen Meßelementen zu, ermittelt die relative Längenabweichung oder die Bandzugspannungen und stellt sie auf einem Bildschirm dar.

Die gemessene Verteilung der Bandspannung ist ein Abbild aller Einflußgrößen auf die Walzspaltform und damit auf die Reduktion im Walzspalt. Die Regelung übernimmt die Aufgabe, die Einflußgrößen so aufeinander abzustimmen, daß sich eine gleichmäßige Stichabnahme im Walzspalt ergibt und damit eine konstante Verteilung der Bandzugspannung im Auslauf.

Die bekannte Planheitsmeßrolle ist von der Technik her kompliziert und sehr aufwendig, was daran liegt, daß alle Meßelemente in der Rolle untergebracht sind und infolgedessen die Meßsignale aus der Rolle nach außen geführt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Planheitsmeßeinrichtung für Feinband zu entwickeln, die sich gegenüber den bekannten Meßrollen durch einen wesentlich vereinfachten konstruktiven Aufbau auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung nutzt die beim Walzen von Feinband infolge einer ungleichmäßigen Bandzugspannungsverteilung über die Bandbreite auftretende Welligkeit des Bandes, die durch eine Ausweichsmöglichkeit für das über eine Umlenk- oder Transportrolle laufende Band senkrecht zur Bandlaufebene begünstigt wird, als optische Anzeige für auftretende Bandplanheitsfehler, die ausgeregelt werden müssen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Planheitsregelsystems für ein Feinband-Quartowalzwerk im einzelnen erläutert. Es zeigen

Fig. 1 das Wirkschaltbild eines Planheits- und Banddickenregelsystems,

Fig. 2 die Vorderansicht der bei dem Regelsystem eingesetzten Planheitsmeßeinrichtung und

Fig. 3 die Draufsicht auf die Meßrolle der Meßeinrichtung nach Fig. 2.

Das Quartowalzwerk zum Walzen von Feinband, von dem in Fig. 1 zur Vereinfachung nur der in einem Walzgerüst eingebaute Walzensatz dargestellt ist, weist zwei Arbeitswalzen (1, 2) auf, die den Walzspalt (3) bilden, sowie zwei Stützwalzen (4, 5). Das zu walzende Band (6) wird von dem Ablaufhaspel (7) abgewickelt und über im Bandeinlauf (8) zu dem Walzgerüst (9) angeordnete Umlenkrollen (10, 11) durch den Walzspalt (3) sowie eine hinter dem Walzgerüst (9) eingebaute Meßrolle (13) einer Planheitsmeßeinrichtung (12) zu dem Aufwickelhaspel (14) geführt.

Die Planheitsmeßeinrichtung (12) liefert Stellsignale für ein Regelsystem für die Planheit und Dicke des Walzbandes (6), das als Stellglieder Hydraulikzylinder (15, 16) zum Biegen der Arbeitswalzen (1, 2) und zusätzliche, nicht dargestellte Anstellzylinder zum gegenseitigen Schrägstellen der Arbeitswalzen (1, 2) in der Walzenachsenebene (17-17) sowie eine vor den Arbeitswalzen (1, 2) angeordnete Walzenkühl- und Schmiervorrichtung (18) umfaßt. Die Stellsignale der Planheitsmeßeinrichtung (12) werden durch einen Verstärker (19) verstärkt und in einem Rechner (20) verarbeitet.

Die Hauptbauelemente der Planheitsmeßeinrichtung (12) nach den Fig. 2 und 3 sind die quer zur Bandlaufrichtung (a) und über die Bandbreite (b) angeordnete, das Walzband (6) erfassende Meßrolle (13), welche als Umlenkrolle ausgebildet ist und eine sich über die ganze Rollenlänge (21) erstreckende schraubenlinienförmige Oberflächennut (22) aufweist, sowie ein Scanner (23) mit einem Laserstrahl (L 4) zum Abtasten von im Bereich der Oberflächennut (22) der Meßrolle (13) ggf. auftretenden Bandwelligkeiten (24) aufgrund einer unterschiedlichen Bandzugspannungsverteilung über die Bandbreite (b).

Der von dem Laser (25) des Scanners (23) ausgehende Lichtstrahl (L 1) trifft auf einen der auf dem Umfang des rotierenden Spiegelrades (26) angeordneten Spiegel (27) und wird von diesem als Lichtstrahl (L 2) auf einen planen Umlenkspiegel (28) reflektiert, der einen Lichtstrahl (L 3) auf einen Hohlspiegel (29) reflektiert, von dem der Abtast- Laserstrahl (L 4) rechtwinklig zur Längsachse (30-30) der Meßrolle (13) auf das Walzband (6) im Bereich eines der jeweils oberen Abschnitte (31) der Oberflächennut (22) der rotierenden Meßrolle (13) auftrifft, die (31) sich infolge der Drehbewegung der Rolle (13) über die ganze Länge (21) derselben bewegen. Der von dem Laser (25) ausgehende Lichtstrahl (L 1) wird mittels der optischen Einrichtung des Scanners (23) als Taststrahl (L 4) über die Bandbreite (b) geführt, bis er auf den nächstfolgenden Spiegel (27) des rotierenden Spiegelrades (26) trifft, der eine erneute Umlenkung des von dem Laser (25) ausgehenden Lichtstrahls (L 1) in die gleiche Richtung bewirkt, so daß die Oberfläche des Walzbandes (6) fortlaufend in gleicher Richtung (c) über die Bandbreite (b) durch senkrecht zur Längsachse (30-30) der Meßrolle (13) auftreffende Laserstrahlen (L 4) abgetastet wird. Die Drehgeschwindigkeiten der Meßrolle (13) und des Spiegelrades (26) des Scanners (23) sind derart aufeinander abgestimmt, daß sich der jeweils obere Nutenabschnitt (31) der Meßrolle (13) und der auf diesem auftreffende Laserstrahl (L 4) synchron über die gesamte Breite (b) des Walzbandes (6) bewegen.

Das von der Oberfläche des Walzbandes (6) reflektierte Licht wird in einem oder mehreren nicht dargestellten Empfängern des Scanners (23) gesammelt und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Änderungen der Amplitude sowie der Winkelverteilung des empfangenen Lichtstromes infolge einer Welligkeit (24) des Walzbandes (6), ausgelöst durch eine ungleichmäßige Bandzugspannungsverteilung über die Bandbreite (b), erzeugen einen elektrischen Impuls, der von dem Rechner (20) des Planheitsregelsystems als Fehlersignal ausgewertet wird.

Falls beim Walzen von Feinbändern mit großer Bandbreite (b) diese von dem Abtaststrahl (L 4) eines Scanners (23) nicht voll erfaßt werden kann, besteht die Möglichkeit, mehrere Scanner über der Meßrolle (13) in einer Linie zu montieren.

In Abänderung des beschriebenen Ausführungsbeispiels kann die als Stahlrolle ausgebildete Meßrolle (13) eine Kunststoffbeschichtung mit einer eingearbeiteten schraubenlinienförmigen Nut (22) aufweisen, und zur Vermeidung von Beschädigungen des Walzbandes (6) durch scharfe Kanten der Oberflächennut (22) der Meßrolle (13) kann in die Nut ein weiches Material wie Gummi od.dgl. einvulkanisiert bzw. eingeklebt werden.

Claims (7)

1. Planheitsmeßeinrichtung für bandförmiges Walzgut, insbesondere Feinbänder, in Kaltwalzwerken, gekennzeichnet durch eine quer zur Bandlaufrichtung (a) und über die Bandbreite (b) angeordnete, das Walzband (6) erfassende Meßrolle (13) mit mindestens einer sich über die ganze Rollenlänge (21) erstreckenden Oberflächennut (22) sowie einen Scanner (23) mit einem Lichtstrahl (L 4), vorzugsweise einem Laserstrahl, zum Abtasten von im Bereich der Oberflächennut (22) der Meßrolle (13) ggf. auftretenden Bandwelligkeiten (24) aufgrund einer unterschiedlichen Bandzugspannungsverteilung über die Bandbreite (b).

2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine schraubenlinienförmige Ausbildung der Oberflächennut (22) der Meßrolle (13) sowie ein fortlaufendes Abtasten des Walzbandes (6) über die Bandbreite (b) im Bereich eines oder mehrerer Abschnitte der jeweils oberen Abschnitte (31) der Oberflächennut (22) der rotierenden Meßrolle (13), die (31) sich infolge der Drehbewegung der Rolle (13) über die ganze Länge derselben bewegen, durch den Laserstrahl (L 4) bzw. die Laserstrahlen des über der Meßrolle (13) angeordneten Scanners (23), wobei die Abtastgeschwindigkeit des bzw. der sich quer zur Bandlaufrichtung (a) bewegenden Laserstrahls (L 4) bzw. Laserstrahlen und die Drehgeschwindigkeit der Meßrolle (13) derart aufeinander abgestimmt sind, daß sich der jeweils obere Nutenabschnitt (31) der Meßrolle (13) und der auf diesem auftreffende Laserstrahl (L 4) synchron über die gesamte Breite (b) des Walzbandes (6) bewegen.

3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenlinienförmige Nut (22) unmittelbar in den Außenmantel der als Stahlrolle ausgebildeten Meßrolle (13) eingearbeitet ist.

4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Stahlrolle ausgebildete Meßrolle (13) eine Kunststoffbeschichtung mit einer eingearbeiteten schraubenlinienförmigen Nut (22) aufweist.

5. Meßeinrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Oberflächennut (22) ein weiches Material wie Gummi oder dgl. einvulkanisiert oder eingeklebt ist.

6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßrolle (13) als Umlenkrolle ausgebildet ist.

7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen motorischen Antrieb der Meßrolle (13).