DE4042705C2 - Schlingenheber als Stellglied zur Regelung des Bandzuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schlingenheber, der schwenkbar an die Auslaufseite eines Walzgerüsts angelenkt ist, als Stellglied zur Regelung des Bandzuges bei Bandwalzwerken, 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, wobei dem Schlingenheber mindestens eine die Anstellung bewirkende, hydraulische betätigte Zylinder-Kolben-Anordnung zugeordnet ist, vorzugsweise an jeder Seite jeweils eine Zylinder-Kolben-Anordnung zugeordnet sind. Um den Schlingenheber mit einer weiteren Funktion des Stellgliedes zur Regelung des Bandzuges bei Bandwalzwerken so auszugestalten und weiterzubilden, daß auch Variationen des Bandzuges über die Breite des Bandes erfaßbar sind, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß über die Breite des Schlingenhebers (6) verteilt mehrere Meßschwingen (15) vorgesehen sind und jede Meßschwinge (15) einerseits eine dem Band (5) zugeordnete Meßrolle (16) andererseits ein Kraftmeßglied (7) aufweist und daß der Schlingenheber (6) mit einer Regelfrequenz von 10 Hz oder mehr arbeitet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schlingenheber nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3.

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

Aus der GB 1 576 022 A ist ein gattungsgemäßer Schlingenheber bei einem Band­ walzwerk bekannt. Aus dieser Entgegenhaltung geht hervor, daß in Bandwalz­ werken drei Funktionen am Band realisiert werden können, nämlich eine Schlingen­ heberfunktion, eine Funktion eines Stellgliedes zur Regelung 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 Funktionsweise mit den beiden Funktionen "Schlingenhe­ ber" und "Banddickenregler" sowie die Funktionsweise mit den beiden Funktionen "Bandzugregler" und "Banddickenregler".

Die für die Funktion dieses bekannten Schlingenhebers zweckmäßige Anordnung ei­ ner durchgehenden Meßrolle an zwei endseitigen Meßschwingen ist hier vorgese­ hen. 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 Mehrzahl von Sektoren unterteilt, die Bandzugunterschiede über die Breite des Bandes mittels pneumatischer Sensorele­ mente erfassen.

Mit der zuvor erläuterten bekannten Konstruktion einer an sich durchgehenden und nur an der Oberfläche in einer Mehrzahl von Meßzonen aufgeteilten Meßrolle läßt sich eine Funktionsweise mit den Funktionen "Schlingenheber" und "Bandzugregler" nicht optimal realisieren. Unterschiedliche Auslenkungen in den unterschiedlichen Meßzonen lassen sich nämlich so nicht realisieren. Außerdem hat sich die Verwen­ dung pneumatischer Sensorelemente in der Praxis als wenig verschleißfest erwiesen.

Des weiteren geht aus der GB 1 576 022 A hervor, daß zur Begrenzung der Schwenkbewegung des Schlingenhebers am Rahmen gelagerte, einstellbare Endan­ schläge vorgesehen sind.

Aus der AT-E 35 781 B ist ebenfalls ein Schlingenheber bekannt. Bei diesem be­ kannten Schlingenheber ist die Meßeinrichtung für die Regelgröße, also für den Bandzug, konstruktiv als Teil des Schlingenhebers realisiert, nämlich über Kraftmeß­ glieder in Lagerzapfen der dem durchlaufenden Band zugeordneten, über die Breite des Bandes durchgehenden Meß- bzw. Heberrolle. Als der vom Band auf den Schlingenheber ausgeübten Bandzugkraft und damit der Regelgröße äquivalente Meßgröße wird also die vom Schlingenheber auf die beiden endseitigen Kraftmeß­ glieder ausgeübte Reaktionskraft herangezogen.

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 Meßrolle 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 Variation läßt sich mit dem bekannten Schlingenheber nicht erfassen, dieser erfaßt immer den Mittelwert des Bandzuges über die gesamte Breite.

Aus der Fachzeitschrift "Stahl und Eisen" 105 (1985) Nr. 17, Seite 897 bis 904 ist be­ reits ein Schlingenheber mit Doppelfunktion bekannt, bei dem zur Erfassung der Bandspannungsverteilung über dessen Breite verteilt mehrere Meßrollen vorgesehen sind, denen jeweils ein Meßglied zugeordnet ist. Dabei werden die Kräfte, die das Band beim Überlaufen über die jeweilige Meßrolle ausübt, gemessen und weiterver­ arbeitet.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten, bekannten Schlingenheber mit einer weiteren Funktion des Stellgliedes zur Regelung des Band­ zuges bei Bandwalzwerken so auszugestalten und weiterzubilden, daß auch Varia­ tionen des Bandzuges über die Breite des Bandes erfaßbar sind.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nach der Lehre der Erfindung bei einem gattungs­ gemäßen Schlingenheber gemäß Patentanspruch 1 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 Kraft­ meßglied aufweist und daß der Schlingenheber mit einer Regelfrequenz von 10 Hz oder mehr arbeitet.

Bei einem gattungsgemäßen Schlingenheber gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 3 ist die zuvor gezeigte Aufgabe 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 Kraft­ meßglied aufweist und daß jede Meßschwinge mit ihrer zugeordneten Meßrolle für sich innerhalb des Schlingenhebers höhenkorrigierbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Messung der vom Schlingenheber auf das Kraftmeßglied 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 An­ forderung des jeweiligen Walzprogrammes kann der beanspruchte Schlingenheber mit einer entsprechenden Anzahl von Meßzonen versehen sein. Insbesondere ist eine ungerade Anzahl von Meßzonen, beispielsweise sieben Meßzonen zweckmäßig.

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

Zusätzlich zu den zuvor genannten Merkmalen ist bei der im Patentanspruch 1 ange­ gebenen Alternative vorgesehen, daß der Schlingenheber mit einer hohen Regelfre­ quenz arbeitet, was sich gerade bei Verwendung einer hydraulischen Zylinder-Kol­ ben-Anordnung ohne weiteres realisieren läßt. Durch die hohe Regelfrequenz kann die angestrebte Zugfreiheit des Bandes ohne weiteres realisiert werden.

Im übrigen gewährleistet die im Patentanspruch 3 zusätzlich vorgesehene Höhenkor­ rigierbarkeit jeder einzelnen Meßschwinge innerhalb des Schlingenhebers und damit jeder Meßrolle, daß die einzelnen Meßrollen in einfacher Weise nachgestellt werden können. Dies ist beispielsweise deshalb erforderlich, da die im mittigen Bereich des Schlingenhebers befindlichen Rollen stärker beansprucht und abgenutzt werden als die äußeren Meßrollen.

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

Der erfindungsgemäße Schlingenheber kann vorzugsweise schwenkbar an die Aus­ laufseite des Walzgerüstes angelenkt sein. Hier geht nun eine weitere Lehre der Er­ findung, der besondere Bedeutung zukommt, dahin, dem Schlingenheber 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 Schlingenheberbock und andererseits an den Schlingenheber ange­ schlossen.

Zuvor ist bereits darauf hingewiesen worden, daß wesentlich für die Lehre der Erfin­ dung ist, daß die Meßeinrichtung für die Regelgröße Bandzug konstruktiv mit dem Schlingenheber verwirklicht werden kann. Im einzelnen empfiehlt es sich nun, das Kraftmeßglied für die vom Schlingenheber ausgeübte Reaktionskraft in die Zylinder- Kolben-Anordnung zu integrieren. Zweckmäßigerweise wird man zwei Kraftmeßglie­ der vorsehen und in die Zylinder-Kolben-Anordnungen integrieren.

Die weitergehende meß- und regelungstechnische Ausgestaltung des erfindungsge­ mäßen Schlingenhebers ist dem Fachmann ohne weiteres an die Hand gegeben, so daß sich insoweit detaillierte Angaben erübrigen. Es sei jedoch darauf hinzuweisen, daß zweckmäßigerweise Bestandteil des Regelkreises ein der Zylinder-Kolben-An­ ordnung zugeordnetes Regelventil ist bzw. den Zylinder-Kolben-Anordnungen zu­ geordnete Regelventile sind und daß der Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. den Zy­ linder-Kolben-Anordnungen ein Hydraulikspeicher zugeordnet sein kann. Außerdem empfiehlt es sich, einen die Stellgröße Anstellung des Schlingenhebers erfassenden Drehgeber vorzusehen, der an die Schwenkachse des Schlingenhebers angeschlos­ sen sein kann.

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

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines Ausschnitts aus einer Walzstraße 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.

In den Fig. 1 und 2 ist schematisch ein Ausschnitt aus einer Bandwalzstraße darge­ stellt; dargestellt sind nur und schematisch zwei Walzgerüste 1 mit jeweils einem Wal­ zenständer 2 sowie zwei Arbeitswalzen 3 und zwei Stützwalzen 4. Durch die Pfeile ist angedeutet, daß ein Band 5 von links in das links dargestellte Walzengerüst 1 ein­ läuft und rechts aus dem rechts dargestellten Walzgerüst 1 ausläuft. An der Auslauf­ seite 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 Meß­ einrichtung 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-Kol­ ben-Anordnungen 9 zugeordnet. Im einzelnen ist an der Auslaufseite des links darge­ stellten Walzgerüstes 1 ein Schlingenheberbock 10 vorgesehen und sind die die An­ stellung des Schlingenhebers 6 bewirkenden Zylinder-Kolben-Anordnungen 9 je­ weils gelenkig einerseits an den Schlingenheberbock 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 Kraftmeßgliedern 7 mit dem Dehnungsstreifen 8 und neben den Zylinder-Kolben-Anordnungen 9 - weitere meß- und regelungstechnische Bauteile, die nicht vollständig sind. Dargestellt ist lediglich, daß den Zylinder-Kolben-Anordnungen 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 mehrere Meß­ schwingen 15 vorgesehen sind; die Meßschwingen 15 sind integraler Bestandteil des Schlingenhebers 6. Jede Meßschwinge 15 weist einerseits eine dem Band 5 zugeord­ nete 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 höhenkorrigierbar; dazu ist an das Schwenklager 18 der Meßschwinge 15 ein Höhenkorrekturarm 19 angeschlossen, der über eine Hö­ henkorrekturschraube 20 einstellbar 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 beschrie­ ben worden. Sie kann jedoch ohne weiteres auch bei Profilwalzwerken angewendet werden.

Verfahrensmäßig wird bei der vorliegenden Erfindung als der Regelgröße äquivalente Meßgröße die vom Band auf den Schwingenheber ausgeübte Bandzugkraft heran­ gezogen. Es wird also die Tatsache ausgenutzt, daß der - zu regelnde - Bandzug (und damit die Zugkraft innerhalb des Bandes) auch eine Kraftkomponente in Richtung auf den Schlingenheber hat, die hier als "vom Band auf den Schlingenheber aus­ geübte Bandzugkraft" bezeichnet wird. Damit, daß als der Regelgröße (Bandzug) äquivalente Meßgröße die vom Band auf den Schlingenheber ausgeübte Bandzug­ kraft herangezogen wird, ist ein besonders eleganter und meß- und regelungstech­ nisch besonders gut verwertbarer Weg gefunden, die Regelgröße, also den Bandzug, zu erfassen und im Regelkreis zu verarbeiten. Bei diesem Regelverfahren wird vor­ zugsweise als die vom Band auf den Schlingenheber ausgeübte Bandzugkraft (und damit der Regelgröße) äquivalente Meßgröße die vom Schlingenheber auf ein Kraft­ meßglied ausgeübte Reaktionskraft herangezogen, wobei als Kraftmeßglied, wie oben bereits erwähnt, ein solches mit einem Dehnungsmeßstreifen verwendet werden kann. Die Anstellung des Schlingenhebers erfolgt bei dem vorliegenden Regelverfahren vorzugsweise hydraulisch. Von Bedeutung für dieses Regelverfahren ist noch, daß der als Stellglied vorgesehene Schlingenheber bei einer Regelfrequenz von 10 Hz oder mehr arbeiten kann, was sich ohne weiteres hydraulisch realisieren läßt. Vor­ zugsweise kann der als Stellglied vorgesehene Schlingenheber mit einer Regelfre­ quenz arbeiten, die der Regelfrequenz bei der Dickenregelung entspricht.

Claims (12)

1. Schlingenheber, der schwenkbar an die Auslaufseite eines Walzgerüstes angelenkt ist, als Stellglied zur Regelung des Bandzuges bei Bandwalzwerken, wobei vorzugs­ weise 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, wobei dem Schlingenheber mindestens eine die Anstellung bewirkende, hydraulische betätigte Zylinder-Kolben-Anordnung zugeordnet ist, vorzugsweise an jeder Seite jeweils eine Zylinder-Kolben-Anordnung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß über die Breite des Schlingenhebers (6) verteilt mehrere Meßschwingen (15) vorgesehen sind und jede Meßschwinge (15) einerseits eine dem Band (5) zugeordnete Meßrolle (16), andererseits ein Kraftmeß­ glied (7) aufweist und daß der Schlingenheber (6) mit einer Regelfrequenz von 10 Hz oder mehr arbeitet.

2. Schlingenheber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Meß­ schwinge (15) mit ihrer zugeordneten Meßrolle (16) für sich innerhalb des Schlingen­ hebers (6) höhenkorrigierbar ist.

3. Schlingenheber, der schwenkbar an die Auslaufseite eines Walzgerüstes angelenkt ist, als Stellglied zur Regelung des Bandzuges bei Bandwalzwerken, wobei vorzugs­ weise 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) verteilt mehrere Meßschwingen (15) vorgesehen sind und jede Meßschwinge (15) einerseits eine dem Band (5) zugeordnete Meßrolle (16), andererseits ein Kraftmeßglied (7) aufweist und daß jede Meßschwinge (15) mit ihrer zugeordneten Meßrolle (16) für sich innerhalb des Schlingenhebers (6) höhenkorri­ gierbar ist.

4. Schlingenheber nach Anspruch 3, wobei der Schlingenheber schwenkbar an die Auslaufseite des Walzgerüstes angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schlingenheber (6) mindestens eine die Anstellung bewirkende, hydraulisch betätigte Zylinder-Kolben-Anordnung (9) zugeordnet ist, vorzugsweise an jeder Seite jeweils eine Zylinder-Kolben-Anordnung (9) zugeordnet sind.

5. Schlingenheber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßglied (7) mindestens einen Dehnungsmeßstreifen (8) aufweist.

6. Schlingenheber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Auslaufseite des Walzgerüstes (1) ein Schlingenheberbock (10) vorgesehen und die die Anstellung des Schlingenhebers (6) bewirkende Zylinder- Kolben-Anordnung (9) bzw. die an jeder Seite befindliche Zylinder-Kolben-Anord­ nung (9) jeweils gelenkig einerseits an den Schlingenheberbock (10) und andererseits an den Schlingenheber (6) angeschlossen ist bzw. sind.

7. Schlingenheber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kraftmeßglied (7) in die Zylinder-Kolben-Anordnung (9) integriert ist.

8. Schlingenheber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kraftmeß­ glieder (7) vorgesehen und in die Zylinder-Kolben-Anordnungen (9) integriert sind.

9. Schlingenheber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinder-Kolben-Anordnung (9) ein Regelventil (11) zugeordnet ist bzw. den Zylinder-Kolben-Anordnungen (9) Regelventile (11) zugeordnet sind.

10. Schlingenheber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zylinder-Kolben-Anordnung (9) bzw. den Zylinder-Kolben-Anord­ nungen (9) ein Hydraulikspeicher (12) zugeordnet ist.

11. Schlingenheber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein die Stellgröße Anstellung des Schlingenhebers (6) erfassender Drehgeber (13) vorgesehen ist.

12. Schlingenheber nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehgeber (13) an die Schwenkachse (14) des Schlingenhebers (6) angeschlossen ist.