DE4031666C2 - Schlingenheber als Stellglied zur Regelung des Bandzuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlingenheber als Stellglied zur Regelung des Bandzuges bei Bandwalzwerken, wobei vorzugsweise das Band zugfrei, die Re­ gelgröße also Null sein soll, mit einem die vom Band auf den Schlingenheber ausgeübte Bandzugkraft erfassenden Kraftmeßglied als Meßeinrichtung für die Regelgröße Bandzug.

In Walzwerken - mit mehr als einem Walzgerüst - wird bekanntlich der Bandzug zwischen den einzelnen Walzgerüsten geregelt, und zwar normalerweise mit einem Schlingenheber als Stellglied. Bei - in der Regel angestrebtem - zug­ freiem Walzen muß sich zwischen den Walzgerüsten eine Schlinge bilden, die aber relativ klein bleiben soll. Bei der Regelung des Bandzuges bei Band­ walzwerken besteht ein grundsätzliches Problem darin, die Regelgröße, also den Bandzug zu erfassen.

Aus der AT-E 35 781 B ist ein gattungsgemäßer Schlingenheber bekannt. Bei diesem bekannten Schlingenheber ist die Meßeinrichtung für die Regel­ größe, also für den Bandzug, konstruktiv als Teil des Schlingenhebers rea­ lisiert, nämlich über Kraftmeßglieder in Lagerzapfen der dem durchlaufenden Band zugeordneten, über die Breite des Bandes durchgehenden Meß- bzw. Heber­ rolle. Als der vom Band auf den Schlingenheber ausgeübten Bandzugkraft und damit der Regelgröße äquivalente Meßgröße wird also die vom Schlingenheber auf die beiden endseitigen Kraftmeßglieder ausgeübte Reaktionskraft herange­ zogen.

Der bekannte Schlingenheber hat einerseits die eigentliche Schlingenheber- Funktion, andererseits die zusätzliche Funktion eines Tensometers. Um die für die Funktion des Schlingenhebers hinreichende Auslenkung der Meßrolle, die über die Breite des Bandes durchgeht, zu gewährleisten, ist diese Meß­ rolle an endseitigen Schwingen gelagert. Für beide Funktionen ist damit eine Optimierung der Arbeitsweise gelungen. Allerdings kann der Bandzug über die Breite des Bandes gewollt oder ungewollt variieren. Diese Varia­ tion läßt sich mit dem bekannten Schlingenheber nicht erfassen, dieser er­ faßt immer den Mittelwert des Bandzuges über die gesamte Breite.

Des weiteren ist aus der GB 1 576 022 A ein Schlingenheber bei einem Bandwalzwerk bekannt. Aus dieser Entgegenhaltung geht hervor, daß in Bandwalzwerken drei Funktionen am Band realisiert werden können, nämlich eine Schlingenheberfunktion, eine Funktion eines Stellgliedes zur Rege­ lung der Banddicke und eine Funktion eines Stellgliedes zur Regelung des Bandzuges. Für den in der GB 1 576 022 A beschriebenen Schlingenheber sind zwei Funktionsweisen als möglich angegeben, nämlich die Funktions­ weise mit den beiden Funktionen "Schlingenheber" und "Banddickenregler" sowie die Funktionsweise mit den beiden Funktionen "Bandzugregler" und "Banddickenregler".

Die für die Funktion dieses bekannten Schlingenhebers zweckmäßige Anordnung einer durchgehenden Meßrolle an zwei endseitigen Meßschwingen ist hier vorge­ sehen. Die über die Breite des Bandes durchgehende Meßrolle selbst ist in einer Art Wanne gelagert. Mittels einer Zylinder-Kolben-Anordnung wird die gesamte Wanne mit einer darin angeordneten durchgehenden Meßrolle an das Band angestellt. Der Druck der hydraulischen Zylinder-Kolben-Anordnung wird erfaßt. Außerdem ist die Meßrolle über die Breite des Bandes in eine Mehr­ zahl von Sektoren unterteilt, die Bandzugunterschiede über die Breite des Bandes mittels pneumatischer Sensorelemente erfassen.

Mit der zuvor erläuterten bekannten Konstruktion einer an sich durchge­ henden und nur an der Oberfläche in eine Mehrzahl von Meßzonen aufgeteil­ ten Meßrolle läßt sich eine Funktionsweise mit den Funktionen "Schlingen­ heber" und "Bandzugregler" nicht optimal realisieren. Unterschiedliche Aus­ lenkungen in den unterschiedlichen Meßzonen lassen sich nämlich so nicht rea­ lisieren. Außerdem hat sich die Verwendung pneumatischer Sensorelemente in der Praxis als wenig verschleißfest erwiesen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten, be­ kannten Schlingenheber mit einer weiteren Funktion des Stellgliedes zur Regelung des Bandzuges bei Bandwalzwerken so auszugestalten und weiterzu­ bilden, daß auch Variationen des Bandzuges über die Breite des Bandes er­ faßbar sind.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nach der Lehre der Erfindung bei einem gattungsgemäßen Schlingenheber dadurch gelöst, daß über die Breite des Schlingenhebers verteilt mehrere Meßschwingen vorgesehen sind und jede Meß­ schwinge einerseits eine dem Band zugeordnete Meßrolle, andererseits ein Kraftmeßglied aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Messung der vom Schlingenheber auf das Kraftmeß­ glied ausgeübten Reaktionskraft in einer Mehrzahl von Meßzonen über die Breite des Bandes verteilt vorgenommen. Das Meßergebnis an den einzelnen Meßstellen kann vorteilhafterweise zur Regelung des Bandzuges herangezogen werden. Je nach Anforderung des jeweiligen Walzprogrammes kann der bean­ spruchte Schlingenheber mit einer entsprechenden Anzahl von Meßzonen ver­ sehen sein. Insbesondere ist eine ungerade Anzahl von Meßzonen, beispiels­ weise sieben Meßzonen zweckmäßig.

Die Aufteilung des Schlingenhebers in eine Mehrzahl von Meßzonen ist nach der Lehre der Erfindung so realisiert, daß die eine hinreichende Auslenkung der Meßrolle gewährleistende Konstruktion mit einer Meßschwinge beibehalten worden ist. Dadurch gelingt die Zusammenführung der Funktionen des Schlingen­ hebers und Tensometers in einer Anordnung bei gleichzeitiger Meßzonenauf­ teilung. Im übrigen ist es für die Lehre der Erfindung wichtig, daß die Meß­ einrichtung für die Regelgröße, also für den Bandzug konstruktiv mit dem Schlingenheber bzw. seiner Anordnung an der Auslaufseite des Walzgerüstes realisiert werden kann.

In Bezug auf die Lehre der Erfindung gibt es verschiedene Möglichkeiten der Ausgestaltung und Weiterbildung.

Der erfindungsgemäße Schlingenheber kann vorzugsweise schwenkbar an die Auslaufseite des Walzgerüstes angelenkt sein. Hier geht nun eine weitere Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt, dahin, dem Schlingen­ heber mindestens eine die Anstellung bewirkende, hydraulisch betätigte Zylinder-Kolben-Anordnung, vorzugsweise an jeder Seite jeweils eine Zylinder- Kolben-Anordnung zuzuordnen. Vorzugsweise ist dazu an der Auslaufseite des Walzgerüstes ein Schlingenheberbock vorgesehen und ist bzw. sind die die Anstellung des Schlingenhebers bewirkende Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. die Zylinder-Kolben-Anordnung jeweils gelenkig einerseits an den Schlingenheber­ bock und andererseits an den Schlingenheber angeschlossen.

Zuvor ist bereits darauf hingewiesen worden, daß wesentlich für die Lehre der Erfindung ist, daß die Meßeinrichtung für die Regelgröße Bandzug kon­ struktiv mit dem Schlingenheber verwirklicht werden kann. Im einzelnen emp­ fiehlt es sich nun, das Kraftmeßglied für die vom Schlingenheber ausgeübte Reaktionskraft in die Zylinder-Kolben-Anordnung zu integrieren. Zweck­ mäßigerweise wird man zwei Kraftmeßglieder vorsehen und in die Zylinder- Kolben-Anordnungen integrieren.

Die weitergehende meß- und regelungstechnische Ausgestaltung des erfindungs­ gemäßen Schlingenhebers ist dem Fachmann ohne weiteres an die Hand gegeben, so daß sich insoweit detailliertere Angaben erübrigen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß zweckmäßigerweise Bestandteil des Regelkreises ein der Zy­ linder-Kolben-Anordnung zugeordnetes Regelventil ist bzw. den Zylinder-Kol­ ben-Anordnungen zugeordnete Regelventile sind und daß der Zylinder-Kolben- Anordnung bzw. den Zylinder-Kolben-Anordnungen ein Hydraulikspeicher zuge­ ordnet sein kann. Außerdem empfiehlt es sich, einen die Stellgröße Anstel­ lung des Schlingenhebers erfassenden Drehgeber vorzusehen, der an die Schwenk­ achse des Schlingenhebers angeschlossen sein kann.

Im folgenden wird nun die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbei­ spiele darstellenden Zeichnung nochmals erläutert; es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines Ausschnitts aus einer Walz­ straße mit zwei Walzgerüsten und einem Schlingenheber,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Gegenstand nach Fig. 1 längs der Linie II-II,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine besondere bevorzugte Ausführungsform eines Schlingenhebers und

Fig. 4 einen Schnitt durch den Gegenstand nach Fig. 3 längs der Linie IV-IV.

In den Fig. 1 und 2 ist schematisch ein Ausschnitt aus einer Bandwalzstraße dargestellt; dargestellt sind nur und schematisch zwei Walzgerüste 1 mit jeweils einem Walzenständer 2 sowie zwei Arbeitswalzen 3 und zwei Stütz­ walzen 4. Durch die Pfeile ist angedeutet, daß ein Band 5 von links in das links dargestellte Walzengerüst 1 einläuft und rechts aus dem rechts darge­ stellten Walzgerüst 1 ausläuft. An der Auslaufseite des links dargestellten Walzgerüstes 1 ist ein Schlingenheber 6 vorgesehen. Der Schlingenheber 6 dient als Stellglied zur Regelung des Bandzuges des Bandes 5; das Band 5 soll vorzugsweise zugfrei, die Regelgröße also Null sein.

Erfindungsgemäß wird als der Regelgröße äquivalente Meßgröße die vom Band 5 auf den Schlingenheber 6 ausgeübte Bandzugkraft herangezogen. Folglich ist als Meßeinrichtung für die Regelgröße Bandzug mindestens ein die vom Band 5 auf den Schlingenheber 6 ausgeübte Bandzugkraft erfassendes Kraftmeßglied 7 vorgesehen, das einen im einzelnen nicht erkennbaren Dehnungsmeßstreifen 8 aufweist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schlingenheber 6 schwenkbar an die Auslaufseite des links dargestellten Walzgerüstes 1 angelenkt; dem Schlingenheber 6 sind an jeder Seite die Anstellung bewirkende, hydraulisch betätigte Zylinder-Kolben-Anordnungen 9 zugeordnet. Im einzelnen ist an der Auslaufseite des links dargestellten Walzgerüstes 1 ein Schlingenheberbock 10 vorgesehen und sind die die Anstellung des Schlingenhebers 6 bewirkenden Zylinder-Kolben-Anordnungen 9 jeweils gelenkig einerseits an den Schlingen­ heberbock 10 und andererseits an den Schlingenheber 6 angeschlossen.

Nur angedeutet ist in Fig. 1, daß bei dem erfindungsgemäßen Schlingenheber 6 die Kraftmeßglieder 7 in die Zylinder-Kolben-Anordnungen 9 integriert sind; dargestellt ist also eine Ausführungsform, bei der zwei Kraftmeßglieder 7 vorgesehen und in die Zylinder-Kolben-Anordnungen 9 integriert sind.

Zu dem erfindungsgemäßen Schlingenheber 6 gehören - neben den Kraftmeßglie­ dern 7 mit dem Dehnungsstreifen 8 und neben den Zylinder-Kolben-Anord­ nungen 9 - weitere meß- und regelungstechnische Bauteile, die nicht voll­ ständig sind. Dargestellt ist lediglich, daß den Zylinder-Kolben-Anord­ nungen 9 ein Regelventil 11 und ein Hydraulikspeicher 12 zugeordnet sind und daß ein die Stellgröße Anstellung des Schlingenhebers 6 erfassender Drehgeber 13 vorgesehen ist, wobei der Drehgeber 13 an die Schwenkachse 14 des Schlingenhebers 6 angeschlossen ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen nun insoweit eine bevorzugte Ausführungsform eines Schlingenhebers 6, als über die Breite des Schlingenhebers 6 verteilt mehre­ re Meßschwingen 15 vorgesehen sind; die Meßschwingen 15 sind integraler Be­ standteil des Schlingenhebers 6. Jeder Meßschwinge 15 weist einerseits eine dem Band 5 zugeordnete Meßrolle 16, andererseits ein Kraftmeßglied 7 auf; außenseitig sind neben den Meßrollen 16 noch Stützrollen 17 vorgesehen. Im übrigen ist jede Meßschwinge 15 innerhalb des Schlingenhebers 6 höhenkorri­ gierbar; dazu ist an das Schwenklager 18 der Meßschwinge 15 ein Höhenkorrek­ turarm 19 angeschlossen, der über eine Höhenkorrekturschraube 20 einstell­ bar ist und über das Kraftmeßglied 7 an das der Meßrolle 16 ferne Ende der Meßschwinge 15 angreift.

Zuvor ist die Lehre der Erfindung in Verbindung mit einer Bandwalzstraße be­ schrieben worden. Sie kann jedoch ohne weiteres auch bei Profilwalzwerken angewendet werden.

Verfahrensmäßig wird bei der vorliegenden Erfindung als der Regelgröße äqui­ valente Meßgröße die vom Band auf den Schwingenheber ausgeübte Bandzugkraft herangezogen. Es wird also die Tatsache ausgenutzt, daß der - zu regelnde - Bandzug (und damit die Zugkraft innerhalb des Bandes) auch eine Kraftkompo­ nente in Richtung auf den Schlingenheber hat, die hier als "vom Band auf den Schlingenheber ausgeübte Bandzugkraft" bezeichnet wird. Damit, daß als der Regelgröße (Bandzug) äquivalente Meßgröße die vom Band auf den Schlingen­ heber ausgeübte Bandzugkraft herangezogen wird, ist ein besonders eleganter und meß- und regelungstechnisch besonders gut verwertbarer Weg gefunden, die Regelgröße, also den Bandzug, zu erfassen und im Regelkreis zu verar­ beiten. Bei diesem Regelverfahren wird vorzugsweise als die vom Band auf den Schlingenheber ausgeübte Bandzugkraft (und damit der Regelgröße) äqui­ valente Meßgröße die vom Schlingenheber auf ein Kraftmeßglied ausgeübte Reaktionskraft herangezogen, wobei als Kraftmeßglied, wie oben bereits er­ wähnt, ein solches mit einem Dehnungsmeßstreifen verwendet werden kann. Die Anstellung des Schlingenhebers erfolgt bei dem vorliegenden Regelver­ fahren vorzugsweise hydraulisch. Von Bedeutung für dieses Regelverfahren ist noch, daß der als Stellglied vorgesehene Schlingenheber bei einer Re­ gelfrequenz von 10 Hz oder mehr arbeiten kann, was sich ohne weiteres hy­ draulisch realisieren läßt. Vorzugsweise kann der als Stellglied vorge­ sehene Schlingenheber mit einer Regelfrequenz arbeiten, die der Regel­ frequenz bei der Dickenregelung entspricht.

Claims (11)

1. Schlingenheber als Stellglied zur Regelung des Bandzuges bei Bandwalz­ werken, wobei vorzugsweise das Band zugfrei, die Regelgröße also Null sein soll, mit einem die vom Band auf den Schlingenheber ausgeübte Bandzugkraft erfassenden Kraftmeßglied als Meßeinrichtung für die Regelgröße Bandzug, dadurch gekennzeichnet, daß über die Breite des Schlingenhebers (6) ver­ teilt mehrere Meßschwingen (15) vorgesehen sind und jede Meßschwinge (15) einerseits eine dem Band (5) zugeordnete Meßrolle (16), andererseits ein Kraftmeßglied (7) aufweist.

2. Schlingenheber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraft­ meßglied (7) mindestens einen Dehnungsmeßstreifen (8) aufweist.

3. Schlingenheber nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schlingenheber schwenk­ bar an die Auslaufseite des Walzgerüstes angelenkt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Schlingenheber (6) mindestens eine die Anstellung be­ wirkende, hydraulisch betätigte Zylinder-Kolben-Anordnung (9) zugeordnet ist, vorzugsweise an jeder Seite jeweils eine Zylinder-Kolben-Anordnung (9) zugeordnet sind.

4. Schlingenheber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Aus­ laufseite des Walzgerüstes (1) ein Schlingenheberbock (10) vorgesehen und die die Anstellung des Schlingenhebers (6) bewirkende Zylinder-Kolben-An­ ordnung (9) bzw. die an jeder Seite befindliche Zylinder-Kolben-Anordnung (9) jeweils gelenkig einer­ seits an den Schlingenheberbock (10) und andererseits an den Schlingen­ heber (6) angeschlossen ist bzw. sind.

5. Schlingenheber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßglied (7) in die Zylinder-Kolben-Anordnung (9) integriert ist.

6. Schlingenheber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kraft­ meßglieder (7) vorgesehen und in die Zylinder-Kolben-Anordnungen (9) inte­ griert sind.

7. Schlingenheber nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder-Kolben-Anordnung (9) ein Regelventil (11) zugeordnet ist bzw. den Zylinder-Kolben-Anordnungen (9) Regelventile (11) zugeordnet sind.

8. Schlingenheber nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder-Kolben-Anordnung (9) bzw. den Zylinder-Kolben-Anordnungen (9) ein Hydraulikspeicher (12) zugeordnet ist.

9. Schlingenheber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Stellgröße Anstellung des Schlingenhebers (6) erfassender Drehgeber (13) vorgesehen ist.

10. Schlingenheber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreh­ geber (13) an die Schwenkachse (14) des Schlingenhebers (6) angeschlossen ist.

11. Schlingenheber nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Meßschwinge (15) innerhalb des Schlingenhebers (6) höhenkorrigier­ bar ist.