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Einrichtung zum Spannen faden oder bandförmigen Gutes, insbesondere
von Walzgut zwischen zwei Walzgerüsten Das Hauptpatent betrifft eine Einrichtung
zum Spannen von faden- oder bandförmigem Gut, insbesondere von Walzgut zwischen
zwei Walzgetiisten. Es wird dabei mittels eines Gewichtes eine Spannrolle gegen
das Walzgut angedrückt. Je nach der Durchbiegung des Walzgutes verstellt sich die
Spannrolle zen entsprechend dem Maße der mehr oder weniger. Der Spannrollenträger
ist dabei derart eingerichtet, daß der Spanndruck der Rolle innerhalb bestimmter
Grendes Walzgutes zunimmt. Selbsttätige Steuervorrichtungen, die von dem Spannrollenträger
beeinflußt werden, ändern die Geschwindigkeit eines oder beider Walzmotoren, sobald
die Durchbiegung des Walzgutes aus einem bestimmten Grenzbereich heraustritt.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Art der Ausbildung und
Steuerung für den Spannhebelträger. Es wird dabei in bekannter Weise der Anpreßdruck
für den Träger
der Druckrolle durch einen hydraulisch oder pneumatisch
angetriebenen Kolben geliefert. Das das Druckmittel steuernde Ventil ist dabei gemäß
der Erfindung mit einer Verstellvorrichtung verbunden, die das Ventil entsprechend
der Ausbiegung des Walzgutes selbsttätig derart einstellt, daß innerhalb gewisser
Grenzen der Kolbendruck mit zunehmender Ausbiegung des Walzgutes zunimmt.
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Die in der Zeichnung in Fig. i beispielsweise dargestellte Regeleinrichtung
umfaßt zwei Paar Walzensätze io und ii, durch die ein bandfönrniger Streifen 12
etwa von -Stahlblech hindurchläuft. Die Walzensätze 1o und i i werden über Getriebe
15 und 16 durch Motoren 13 und i.4. angetrieben, die mit fremderregten
Feldwicklungen i9 und 2o versehen sind. In den Ankerstronrkreisen sind Regler 23,
24 angeordnet. Die Feldwicklungen i9 und 2o werden von Stromschienen 2_5 und 26
gespeist.
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Um eine vorher bestimmte Spannung in dein Band 12 aufrechtzuerhalten,
ist eine senkrecht nach oben wirkende Spannvorrichtung zwischen den Walzensätzen
io und i i angeordnet. Die Materialspannung ist eine Funktion des Sinus des Abweichungswinkels
x des Bandes von der Geraden und wird so lange im wesentlichen dieselbe bleiben,
als das Band in dieser Winkelstellung einer gleichbleibenden Kraft unterworfen ist.
Wenn jedoch die Länge des Bandes zwischen den Walzensätzen zunimmt und die gleiche
Ablenkungskraft angewendet wird, wird der Abweichungswinkel größer und infolgedessen
die Materialspannung vermindert. Das Gegenteil tritt in dem Falle ein, wenn die
Bandlänge zwischen den Walzensätzen abnimmt und sich dabei die -Materialspannung
erhöht.
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L m eine vorher bestimmte -Materialspannung aufrechtzuerhalten, muß
nicht nur die Spannvorrichtung möglichst in einer bestimmten Stellung gehalten,
sondern auch die Spannkraft von dem Maß der Abweichung des Bandes von seinem normalen
Lauf verändert werden. Im allgemeinen muß die Druckcharakteristik so sein, daß der
Druck rnit zunehmender Ausbiegung des Bandes ansteigt.
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Als Spannvorrichtung dient eine Rolle 3i, die an einem Ende eines
um eine feste Achse 35 drehbaren Winkelhebels 32 angebracht ist, dessen anderes
Ende durch einen durch Luftdruck in einem Zylinder 34 bewegten Kolben 33 beeinflußt
wird. Zur Druckregelung in dein Zylinder 34 dient ein Ventil 36, dessen Auslaß 4.3
mit dein Zylinder 3.4 und dessen Einlaß 42 mit einem Druckiuftbehälter 38 verbunden
sind. Es können an Stelle der Druckluft auch andere Arbeitsmittel, wie Flüssigkeit
oder Gas, verwendet werden. An das Ventilgehäuse 41 schließt sich, durch eine Membran
47 getrennt, ein Gehäuse 44 an. Der Druck einer darin- enthaltenen Feder 45 kann
mittels eines Gewindestopfens 46 geregelt werden. Die Membran .f.7 regelt unter
dem Federdruck 45 die Tätigkeit des Ventiltellers 48, der seinerseits unter dein
Einfluß einer Feder 49 steht, die ihn aufwärts zu drücken bestrebt ist. Der auf
die Membran 47 ausgeübte Druck genügt, um den in dem Zylinder 34 notwendigen Höchstdruck
einzustellen. Die durch die Öffnung 42 eingelassene Luft durchläuft die Ventilöffnung,
bis der Druck in dem Gehäuse 41 ausreicht, um die Kraft der Feder .I5 zu überwinden.
Die Membran .I7 wird dann genügend abwärts bewegt, um die Feder 49 zu entspannen,
so daß das Ventil sich schließt.
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Wenn der Druck in dem Gehäuse .I1 absinkt, wird das Ventil wieder
geöffnet und Druckluft dem Zylinder 34 zugeführt.
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Um das Ventil 36 der Veränderung des in dem Zylinder 34 aufrechtzuerhaltenden
Drukkes anzupassen, ist der Kern eines Elektromagneten 5 i mit der an dir --Membran
47 befestigten, durch den Gewindestopfen 46 geführten Spindel 37 verbunden. Der
Strom in der Spule kann mit Hilfe eines von Hand betätigten Widerstandes 52 oder
mittels eines Schwingungs- oder sonstigen selbsttätigen Reglers eingestellt werden.
Der Regler kann von der Geschwindigkeit beispielsweise des Motors 13 oder -von einer
von dessen Einstellvorrichtungen beeinflußt werden. Auf diese Weise kann man den
Druck im Zylinder 34 und damit den Spanndruck an dein Walzgut 12 regeln. Um die
Spannung über einen gewissen Arbeitsbereich des Bandes 12 gleichbleibend zu halten,
soll der die Rolle 31
tragende Hebelarm 32 in einem Winkel von ungefähr 5i°
zu einer geraden Linie gehalten werden, während der durch den Druckkolben belastete
Arm waagerecht steht. Diese Anordnung veranlaßt eine Selbstregelung der Spannvorrichtung
über einen bestimmten Bereich und gestattet eine beschränkte Bewegung der Rolle
31 entsprechend den Veränderungen in der Bandlänge zwischen den Walzensätzen in
dein Sinne, daß sich innerhalb dieses Bereiches die Bandspannung nicht wesentlich
verändert, solange als der Winkelhebel 32 durch den Kolben 33 einen gleichbleibenden
Druck erfährt.
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Wenn sich infolge Verlängerung des Bandes zwischen den Walzensätzen
die Rolle 31
aufwärts bewegt, wird eine größere, senkrecht gerichtete Kraft
erfordert, um die Bandspannung gleichzuhalten, da sich der Abstand zwischen den
senkrechten. durch den Drehpunkt 3-5 und die Rollenachse 31 gelegten
Ebenen und damit der Hebelarm des Anpreßdruckes
vermindern. Wenn
dagegen die, Rolle 31 unter die Normalstellung gedrückt wird, erhöht sich
der Abstand zwischen diesen beiden Ebenen, und dementsprechend muß die Druckkraft
vermindert werden, um dieselbe Bandspannung aufrechtzuerhalten.
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Obgleich die Spannvorrichtung die Bandspannung über einen weiten Arbeitsbereich
zufriedenstellend aufrechterhält, ist es wünschenswert, auch stärkere Schwankungen
in der Bandlänge zwischen den Walzensätzen auszugleichen. Dies kann erreicht werden
durch Regelung der Geschwindigkeit von wenigstens einem der Walzenmotoren in L'bereinstimmung
mit den ein bestimmtes Maß überschreitenden senkrechten Bewegungen der Spannrolle
3i. Zu diesem Zweck erfolgt die selbsttätige Regelung der Geschwindigkeit des Motors
13 mittels einer Regelvorrichtung 54, deren Wirkung durch die Stellung der Rolle
31 heeinflußt wird. Der Motor 13 ist mit einem Feldwiderstand 56 ausgestattet.
Zusätzlich enthält der Feldstromkreis in Reihe geschaltete Widerstände 57 und 58,
die durch elektromagnetisch gesteuerte Schalter 59 und 61 wechselweise kurzgeschlossen
werden können. Die Steuervorrichtung für die Magnetschalter 59, 61 besteht aus einer
mit dem Spannrollenhebel 32 verbundenen Gabel 67, zwischen deren Kontakten
eine Zunge 62 schwingt. An diese ist die Spule eines Elektromagneten 63 angeschlossen,
über dessen Ankerkontakte 66 ein Relais 64 geschaltet wird. Der Elektromagnet 63
liegt dauernd an den Schienen 25, 26, wobei ein in diesem Stromkreis liegender Widerstand
65 durch das Relais 64 bei dessen Erregung kurzgeschlossen wird. Der Kern des Relais
63 hebt bei dessen Erregung die Zunge 62. Es wird damit das Relais 64 eingeschaltet
und durch Aufhebung des Kurzschlusses für den Widerstand 65 dieser in den Erregerkreis
von Relais 63 eingelegt. Die vorher angehobene Kontaktzunge 62 kehrt damit in ihre
niedrige Stellung zurück. Durch Wiederholung dieses Vorganges wird die Kontaktzunge
62 zu Schwingungen veranlaßt, wobei die Gabelkontakte kurzzeitig abwechselnd geschlossen-werden.
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Wenn das Material i -q in Richtung des Pfeiles befördert wird, muß
die Geschwindigkeit des Motors 13 gesteigert werden, wenn die Abweichung
des Bandes nach oben sich erhöht, und muß geringer werden, wenn die Abweichung sich
ermäßigt. Je nachdem der Spannrollenhebel32 höher oder tiefer steht, wird die Kontaktzunge
an dem unteren oder dem oberen Kontakt der Gabel 67 für längere Zeiten anliegen.
' Im ersten Fall wird am Relais 61 der Kurzschluß des Erregerwiderstandes 58 für
entsprechende Zeiten aufgehoben, im anderen Fall der Widerstand 57 kurzgeschlossen,
so daß der Motor 13 schneller bzw. langsamer läuft.
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Urn die Stellung der Spannrolle 31 zu regeln, wenn diese nicht mit
Walzgut in Verbindung steht, kann eine hydraulische Vorrichtung 71 verwendet
werden, die als Anschlag für den Spannhebelarm 32 dient. Die Vorrichtung besteht
aus einem federbelasteten Kolben 72, der in einem Zylinder 73 angeordnet ist; die
Feder 74 hebt den Kolben, um die Rolle 3 1 zu senken, wenn ein neues Materialstück
durch die Walzensätze io und i i gehen soll. Der Kolben 72 kann auch durch Regelung
von. N'entilen 75 und 76 gesenkt oder gehoben werden, während die Spannvorrichtung
in Tätigkeit ist.
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In den Fig.2 und 3 ist schematisch eine weitere Ausführungsform einer
Walzanlage für Stahlbänder o. dgl. dargestellt.
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Die beiden Walzensätze io und ii werden wie bei dem zuerst beschriebenen
Beispiel durch Totoren 13, 14 angetrieben, von denen der Motor 13 durch die
Bewegung der Spannrolle oder -walze 31 mittels der selbsttätigen Regelvorrichtung
54 geregelt wird. Die Spannrolle 31 ist mit ihrer Drehachse mittels eines Rahmens
39 in zwei Führungen 32, zwischen denen das Walzgut 12 hindurchläuft, in senkrechter
Richtung verschiebbar gelagert. Auf den Rahmen wirken zwei durch Flüssigkeitsdruck
bewegbare Kolben 33, die in Zylindern 40 verschiebbar sind. Das Gewicht der Rolle
31 und ihres Tragrahmens 39 kann durch Gegengewichte oder Federn o. dgl. ausgeglichen
werden. Die Kolbenzylinder 34 stehen durch eine Rohrleitung 37 über ein Ventil 41
mit einem nicht dargestellten Behälter für Druckflüssigkeit oder Druckluft in Verbindung.
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Das Regelventil 41 ist in Fig. 6 in vergrößertem Maßstabe im senkrechten
Schnitt dargestellt. Der Ventilkörper ist mit einer Einlaßöffnung 42 und einer Auslaßöffnung
43 versehen. Es schließt sich daran ein Federgehäuse 44 an, das eine Druckfeder
45 enthält. Dessen Spannung kann mittels eines Kolbens 46 verändert werden. Die
Feder legt sich gegen eine das Ventil gegen das Federgehäuse abschließende Membran
47. Die Spannung der Feder 45 ist dem Druck angepaßt, den man durch die Auslaßöffnung
43 zu erhalten wünscht. Die durch die Einlaßöffnung 42 eintretende Luft durchläuft
die Ventilöffnung, bis der ausgeübte Druck auf die Membran 47 die Spannkraft der
Feder 45 überwindet. Die Membran wird dann abwärts bewegt, bis eine auf den Ventilteller
48 einwirkende Feder 49 den Schluß des Ventils 48 gestattet, womit der weitere Luftzustrom
durch die Einlaßöffnung 42 verhinfiert
wird. Wenn der Druck absinkt,
wird das Ventil langsam geöffnet, damit Luft durch die Einlaßöffnung nachströmen
kann. Der Auslaßdruck kann durch Veränderung der Spannung der Feder 45 geregelt
werden.
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Die senkrechten Bewegungen der Rolle 3 i können zur Anpassung des
Spannwalzendruckes auf das Walzgut entsprechend dessen Ausbiegungswinl,:el auf die
Ventilfeder45 auf verschiedene Arten übertragen werden. Wie in Fig. 3 dargestellt,
ist der Mittelpunkt eines Hebels 5o, dessen eines Ende an dein Spannrollenrahmen
bei 5ö angelenkt und dessen anderes Ende in einem Stützpunkt 53 angeordnet ist,
mit einem in einem Führungsglied senkrecht verschiebbaren Teil 55' verbunden.
Das untere Ende des in dein unteren Teil des Ventilgehäuses 44 verschiebbaren Kolbens
46 ist mit dein Teil 54 verbunden, wobei die Feder45 gespannt wird, wenn die Spannwalze
3 1 etwa bis zu der gestrichelt angegebenen Stellung steigt.
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Es kann der Stützpunkt 53 auch zwischen dem Punkt So und dein mit
dem Regelventil verbundenen Teil 54 angeordnet sein; in diesem Fall ist es notwendig,
das Federgehäuse 44 mit dein Kolben 46 über. dem eigentlichen Ventilkörper 41 anzubringen,
so daß jedenfalls die Federeinstellung im entgegengesetztem Sinne erfolgt.
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In der beschriebenen Weise kann eine gleichbleibende Spannung in dem
Walzgut für verschiedene Durchbiegungen aufrechterhalten werden durch eine solche
Regelung des Druckes an den Tragkolben 33, daß der Druck ansteigt, wenn die Spannrolle
ansteigt.
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In manchen Fällen ist es wünschenswert, die Spannung an einem Streifen
Walzgut allmählich zu steigern vom Beginn eines Durchlaufes durch die Walzen io,
i i eines Warmwalzwerkes bis zum Ende des Durchlaufes, um die Verschiedenheit in
der Temperatur des Walzgutes auszugleichen. Denn wenn die Dauer eines Durchlaufes
zwischen i bis 2 Minuten liegt, so muß der Kopf des Walzstreifens den letzten Fertigwalzensatz
mit einer höheren Temperatur verlassen als das Ende des Streifens. Der damit verbundene
-'L\'rachteil kann durch fortgesetztes Steigern der Streifenspannung beseitigt werden.
Dies kann durch eine solche Verstellung des Stützpunktes 53 für den Ventilsteuerhebel
So bewerkstelligt werden, daß die Spannung der Feder 45 fortgesetzt erhöht wird,
während der Streifen 1.2 durch die Walzensätze io und i i hindurchläuft.
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Es ist deshalb der Stützpunkt 53 auf einer Platte 55 und gegen den
Hebel So verschiebbar angeordnet; er kann längs dem Hebel in einer bestimmten Geschwindigkeit
durch eine Schraubenspindel 30 verstellt werden, die von einem -Motor 6o
angetrieben «erden kann. Der Motor wird durch einen passenden Regler 6ö nach der
Zeit eines Durchganges des Walzgutes oder den Umdrehungen der Walzen o. dgl. gesteuert.
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Die Stellung des Stützpunktes 53 kann auch geändert werden, um die
Anlage für verschiedene Drücke einstellen zu können, die von den -lassen des durch
das Walzwerk gehenden Bleches abhängig sind. Denn es erfordern die stärksten Bleche
den höchsten Druck, um einheitliche Spannung in dem Walzgut aufrechtzuerhalten,
und die dünnsten Bleche bedingen den niedrigsten Druck. Bei Verwendung von Luft
oder Gas als Treibmittel für die Arbeitskolben 33 ist es zweckmäßig, einen Dämpferkolben
67 vorzusehen, um das Herausspringen des Tragrahmens 39 zu verhindern. Es kann zweckmäßig
sein, die Spannrolle 31 so genau als möglich in einer bestimmten Arbeitsstellung
zti halten. Dies kann erzielt werden durch die bei Beschreibung desAusführungsbeispiels
nach den Fig. 2 und 3 eingangs erwähnte Regelung der Geschwindigkeit von wenigstens
einem Walzensatzmotor 13 in Übereinstimmung mit den Bewegungen der Spannwalze
31 in solcher Art, daß bei Abweichung der Durchbiegüng des NValzgutstreifens 12
von einem als normal angesehenen Werte die Motorgeschwindigkeit verändert wird.
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Wie in Fig.2 dargestellt, ist für diesen Zweck die Relais- und Kontaktanordnung
54 vorgesehen. Deren Kontaktgabel 67 ist an einem doppelarmigen Hebel
69 angeordnet, dessen freies Ende rnit einem weiteren ebensolchen Hebel
70 gekuppelt ist, den ein Teil des Tragrahmens 39 für die Spannrolle 3i beeinflußt.
Obwohl der Regler 54 als Schwingungstyp geschildert worden ist, kann auch ein Regler
jeder anderen Art verwendet werden. Die Wirkungsweise ist dieselbe wie bei dem Regler
nach Fig. i.
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An Stelle der mechanischen Verbindung zwischen der Spannrolle 31 und
dein Druckregelventil4i kann gemäß Fig.4 eine elektrische Verbindung verwendet werden.
Die die Ventilmembran 47 beeinflußende Feder 45 ist dabei normal so gespannt, daß
der -Maximaldruck in den Zylindern 4o auf alle Fälle aufrechterhalten werden kann.
Dem Federdruck wirkt der Zug eines Elektromagneten 8.2 entgegen, dessen Kern
rnit dein Ventilkolben 46 verbunden ist. Die von dem 11agneten ausgeübte Irraft
wird so geregelt, daß der --Magnet seine -Maximalkraft ausübt, wenn die Spannrolle
31 in ihrer niedrigsten Stellung ist, und so die Kraft der Feder 45 ausgleicht.
Es ist zu diesem Zweck in den Stromkreis des Magneten ein Widerstanc183 eingeschaltet,
gier mittels eines mit dem Tragrahmen
39 verbundenen Gestänges
57 dessen Bewegungen entsprechend geschaltet wird.
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Wenn die Rolle 31 sich aufwärts bewegt, wird der Strom in der Magnetspule
herabgesetzt, damit der Federdruck auf die Membran ,47 gesteigert werden kann. Zur
Veränderung nach der Stärke des Walzgutes kann ein von Hand verstellbarer Widerstand
9i auch in dem Stromkreis der Magnetspule 82 vorgesehen sein.
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In einer weiteren Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung nach
Fig. 5 wird der veränderbare Widerstand 83 verwendet, um die Felderregung 96 eines
von einem Drehstrommotor 93 angetriebenen Generators 92 zu regeln, der die Magnetspule
8: speist. Auch hier kann ein von Hand verstellbarer Widerstand 9i vorgesehen sein,
um die Spannung verschiedenen Blechstärken des Walzgutes anpassen zu können.