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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen, umfassend eine Einrichtung zur Messung des Walzspaltes zwischen den Arbeitswalzen eines Kalt- oder Warmwalzgerüstes für das Auswalzen von schmalen oder breiten Metallbändern, insbesondere von NE-Metallbändern, mittels wenigstens einem in einem Gehäuse angeordneten Positionsgeber insbesondere in Form von magnetostriktiven Sensoren, dessen Signal an die den Walzspalt beeinflussende Steuerung der hydraulischen Anstellungen weiterleitbar ist, wobei der Positionsgeber mit einem ebenfalls in dem Gehäuse angeordneten wenigstens einen Magneten zusammenwirkt.
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Eine solche Anordnung zur Walzspaltregelung ist aus der
DE 102 02 526 A1 bekannt.
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Aus dem Stand der Technik sind dazu zum einen solche Lösungen bekannt, bei denen aus Gründen der Messgenauigkeit magnetoresistive Sensoren als Positionsgeber zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen eingesetzt werden. Diese magnetoresistiven Sensoren sind im Vergleich zu magnetostriktiven Sensoren teuer, außerdem ist hier in der Regel ein Abgleich mit einem Oszilloskop notwendig. Zum anderen sind solche Lösungen bekannt, bei denen an mechanischen sowie auch an hydraulischen Anstellungen magnetostriktiven Sensoren eingesetzt werden. Nachteilig bei diesen Lösungen ist, dass unerwünschte Relativbewegungen zwischen Positionsgeber und Magnet Messabweichungen verursachen. Um diese Relativbewegungen auszugleichen, sind auch modifizierte Ausführungen dazu bekannt, bei denen sich allerdings erhöhter mechanischer Verschleiß zeigte. Bei diesen Ausführungen war auch wegen der filigranen Mechanik oft keine praxisgerechte Montage möglich. Bezüglich dieser Ausführungsformen mit magnetostriktiven Sensoren sei dazu auf folgende Druckschriften verwiesen:
Die
EP 0 044 222 B1 bezieht sich auf ein Walzgerüst mit einem festen Teil, einem gegenüber diesem linear bewegbaren Teil und einem elektrischen Wandler zur Anzeige der Position des bewegbaren Teils gegenüber dem festen Teil. Es weist dabei der Wandler ein an einem der Teile befestigtes, längliches magnetostriktives Element, einen elektronischen Sender zum Aussenden magnetostriktiver Signale in das Element, einen elektronischen Empfänger für den Empfang von entlang dem Element zurückreflektierter magnetostriktiver Signale, an dem anderen Teil befestigte und dem Element zugeordnete magnetische Mittel zum Erzeugen eines Magnetfeldes, welches die entlang des Elementes gesendeten Signale zurück zu dem Empfänger reflektiert, und schließlich Zeitmessmittel auf, die das Zeitintervall zwischen dem Aussenden und dem Empfang der Signale messen, welches repräsentativ für die Trennung der genannten Teile ist. In bevorzugter Ausgestaltung sind dabei der Sender und der Empfänger innerhalb eines Gehäuses am einen Ende des Elementes angeordnet. Dabei ist bevorzugt das Element stationär und erstreckt sich in eine Bohrung einer zum Anheben und Absenken eines bewegbaren Teils des Walzgerüstes dienenden Spindel hinein und die magnetischen Mittel sind an der Spindel befestigt. Das bewegliche Teil und das feste Teil sind bei einer Ausführungsform von entsprechenden Teilen eines hydraulischen Stempels gebildet, welcher ein Teil des Walzgerüstes ist. Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung soll insbesondere darin bestehen, dass zwischen festen und beweglichen Teilen kein Kontakt nötig ist, wenn die Messung gemacht wird.
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Die
DE 102 02 526 A1 bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung des Walzspaltes zwischen den Arbeitswalzen eines Kalt- oder Warmwalzgerüstes für das Auswalzen von schmalen oder breiten Metallbändern, insbesondere von NE-Metallbändern, mittels Walzspaltgebern in Form von Messtastern, Weggebern, elektrisch-hydraulischen Wandlern, magnetostriktiven Wandlern und dgl., deren Signal als Walzspalt-Sollwert an die Servoventile der Druckölsteuerung für die den Walzspalt beeinflussenden Kolben-Zylinder-Einheiten weiterleitbar ist. Dabei ist gemäß einer ersten hier relevanten Variante der Positions- oder Weggeber in zumindest einem Biegezylinder für die Arbeitswalzen zur indirekten Walzspalt-Referenzmessung über die positiv oder negativ wirkenden Biegezylinder vorgesehen. Die Walzspalt-Referenzwerte sind dabei bevorzugt der hydraulischen Walzenanstellung aufschaltbar, wobei der Walzspalt über die Walzenanstellung und/oder über das Biegen der Arbeitswalzen ausregelbar ist. In konstruktiver Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein, dass der Positions- oder Weggeber eine Zylinderbuchse durchdringt, an deren Stirnseite ein Magnet für die Geberstange des magnetostriktiven Wandlers in einem zentrischen Hohlraum des Kolbens für den Biegezylinder angeordnet ist und dass die Geberstange, die Kolbenstange des Biegezylinders durchdringend, in einer axialen Mittelbohrung der Kolbenstange verläuft, die an einer Entlüftungsbohrung endet. Mit einer derartigen Ausbildung soll insbesondere eine auch für solche Fälle des seitlichen Bandverlaufes geeignete Walzspaltmessung geschaffen werden, die zudem geschützt und wartungsarm ausgebildet ist.
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EP 0 257 210 A2 zeigt eine gekapselte Positionsmesseinrichtung, die ein Gehäuse, einen darin eingeklebten und somit ortsfest angeordneten Glasmaßstab mit einer inkrementalen Teilung und eine in dem Gehäuse über Rollen längsverschieblich geführte photoelektrische Abtasteinheit aufweist. An der Abtasteinheit ist eine Schubstange befestigt, die aus dem Gehäuse an einer Stirnseite davon herausgeführt ist. Das Gehäuse ist an einem ersten Objekt befestigt, wobei die Schubstange mit einem an einem zweiten Objekt befestigten Anbaustück verbunden ist. Bei einer Relativbewegung zwischen dem ersten und zweiten Objekt wird die Abtasteinheit innerhalb des Gehäuses in Längsrichtung davon verschoben bzw. bewegt. Diese Bewegung kann dadurch detektiert werden, dass die inkrementale Teilung des Glasmaßstabes von der photoelektrischen Abtasteinheit abgelesen und entsprechend ausgewertet wird.
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DE 198 51 480 A1 zeigt einen Positionsgeber zur Anstellhubbewegmessung der Walzen eines Walzgerüstes. Ein solcher Positionsgeber besteht aus einem Teleskopgehäuse, dessen unterer Teil fest mit einem Hydraulikzylinder verbunden ist, und dessen oberer Teil einen Messstab aufnimmt. Der obere Teil ist über einen elastischen Biegestab, dessen Längsachse in Richtung der Hubbewegung des Hydraulikzylinders verläuft, fest mit einer Platte am Führungskolben des Hydraulikzylinders verbunden. Der Messstab wirkt mit einem Wegaufnehmer zusammen, der mittels einer länglichen Zylinderhülse, an dessen freien Ende, in dem unteren Teil des Teleskopgehäuses getragen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Anordnung unter Beibehaltung der bisherigen Vorteile in der Weise zu verbessern bzw. weiterzuentwickeln, dass die zuvor beschriebenen Nachteile vermieden werden, wobei insbesondere eine hinreichende Messgenauigkeit zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen dadurch erreicht werden soll, dass die systembedingten Messunsicherheiten magnetostriktiver Sensoren minimiert werden. Es soll außerdem eine praxisgerechte Montage der gewünschten Anordnung möglich sein.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse als ein eine im Wesentlichen zentrische Führung des Positionsgebers in Bezug auf den Magneten bereitstellendes Schutzgehäuse ausgebildet ist, in dem der Positionsgeber formschlüssig und ortsfest befestigt ist.
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Auf diese Weise wird erstmalig mit einfachen Mitteln eine solche Anordnung zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen, das heißt Anstellzylindern zum Einstellen des Walzspalts, geschaffen, bei der die systembedingten Messunsicherheiten magnetostriktiver Sensoren durch ein spezielles Schutzgehäuse minimiert werden, es ist dabei außerdem eine praxisgerechte Montage dieser Anordnung möglich. Es findet dabei ein Ausgleich von unerwünschten Relativbewegungen zwischen Positionsmagnet und magnetostriktivem Sensor und somit eine Minimierung der Messunsicherheit statt. Weitere Vorteile ergeben sich in einer berührungslosen Messung, d. h., es findet kein Kontakt zwischen Messstab und Positionsmagnet statt und somit kein mechanischer Verschleiß. Außerdem können der Sensor und das Gehäuse als komplette Einheit getauscht werden, wodurch sich eben eine praxisgerechte Montage ergibt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ergeben sich für den Anwender weitere Vorteile, hinsichtlich einer Bereitstellung eines Alternativproduktes zu magnetoresistiven Sensoren, einer Austauschbarkeit (Umrüstung auf magnetostriktive Sensoren ohne mechanische Bearbeitung des Zylinders möglich), einfacheres Handling des Sensors (z. B. entfällt ein Abgleich mit Oszillograph) und Preisvorteile im Vergleich zum magnetoresistiven Sensoren. Daraus ergeben sich auch Vorteile hinsichtlich kürzerer Wechselzeiten und der Ausbildung einer robusten Sensoreinheit.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht das Schutzgehäuse außenseitig im Wesentlichen aus einem Führungsrohr und einer vorzugsweise selbstschmierenden. Führungsbuchse. Dabei weist vorzugsweise das Führungsrohr unterseitig eine Schutzhülse auf, die abschlussseitig vorzugsweise mit einem Deckel verschließbar ist.
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Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Positionsgeber von unten in das Führungsrohr eingeschraubt ausgebildet ist.
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Es empfiehlt sich nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der vorliegenden Erfindung, dass innenseitig im Führungsrohr ein Führungskolben zentrisch gleitend angeordnet ist. Der Führungskolben wirkt dabei zweckmäßig oberseitig mit einem vorzugsweise mit diesem verschraubtem Druckstößel zusammen. Dabei empfiehlt es sich, dass in dem mit dem Führungskolben zusammenwirkenden Druckstößel der mit dem Positionsgeber zusammenwirkende Magnet angeordnet ist. In bevorzugter Ausgestaltung sind dabei in dem Druckstößel neben dem Magnet eine Arretierschraube und vorzugsweise eine Distanzscheibe angeordnet.
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Zweckmäßig ist es nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der vorliegenden Erfindung, dass zwischen dem Führungsrohr und dem Führungskolben eine Federeinrichtung, vorzugsweise eine Druckfeder, im Wesentlichen zentrisch angeordnet ist. Dabei empfiehlt es sich nach einem letzten Ausgestaltungsmerkmal der vorliegenden Erfindung, dass als Anlage für den Druckstößel ein an einer Geberplatte des Anstellzylinders angeordnetes Druckstück vorgesehen ist.
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Die Erfindung ist in den Figuren der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Schnittansicht des Schutzgehäuses der erfindungsgemäßen Anordnung zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen ist generell mit 10 bezeichnet. Die Anordnung 10 zur Walzspaltregelung umfasst eine Einrichtung 11 zur Messung des Walzspaltes zwischen den Arbeitswalzen eines Kalt- oder Warmwalzgerüstes für das Auswalzen von schmalen oder breiten Metallbändern, insbesondere von NE-Metallbändern, mittels wenigstens einem in einem Gehäuse 12 angeordneten Positionsgeber 13, insbesondere in Form von magnetostriktiven Sensoren, dessen Signal an die den Walzspalt beeinflussende Steuerung der hydraulischen Anstellungen weiterleitbar ist, wobei der Positionsgeber 13 mit einem ebenfalls in dem Gehäuse 12 angeordneten wenigstens einen Magneten 14 zusammenwirkt. Eine hinreichende Messgenauigkeit zur Walzspaltregelung an hydraulischen Anstellungen wird dadurch erreicht, dass die systembedingten Messunsicherheiten magnetostriktiver Sensoren minimiert werden, indem das Gehäuse 12 als ein eine im wesentlichen zentrische Führung des Positionsgebers 13 in Bezug auf den Magneten 14 bereitstellendes Schutzgehäuse 20 ausgebildet ist. Es sei dazu zunächst auf die 1 der Zeichnung verwiesen, mit einer schematischen Schnittansicht des Schutzgehäuses 20 der erfindungsgemäßen Anordnung 10 zur Walzspaltregelung.
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Die Anordnung 20 ist einfach und praxisgerecht zu montieren. Sie ermöglicht einen Ausgleich von unerwünschten Relativbewegungen zwischen Positionsmagnet 14 und magnetostriktivem Sensor und somit eine Minimierung der Messunsicherheit. Weitere Vorteile ergeben sich in einer berührungslosen Messung, d. h., es findet kein Kontakt zwischen Messstab und Positionsmagnet 14 statt und somit kein mechanischer Verschleiß. Außerdem können der Sensor und das Gehäuse als komplette Einheit getauscht werden, wodurch sich eben eine praxisgerechte Montage ergibt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung 10 ergeben sich für den Anwender weitere Vorteile, hinsichtlich einer Bereitstellung eines Alternativproduktes zu magnetoresistiven Sensoren, einer Austauschbarkeit (Umrüstung auf magnetostriktive Sensoren ohne mechanische Bearbeitung des Zylinders möglich), einfacheres Handling des Sensors (z. B. entfällt ein Abgleich mit Oszillograph) und Preisvorteile im Vergleich zum magnetoresistiven Sensoren. Daraus ergeben sich auch Vorteile hinsichtlich kürzerer Wechselzeiten und der Ausbildung einer robusten Sensoreinheit. Das Schutzgehäuse 20 dient außerdem als Schutz vor Verschmutzungen (z. B. Zunderpartikel), die zum Klemmen bzw. Ausfall des Wegmesssystems führen können.
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Nachfolgend wird der konstruktive Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung 10 im Detail beschrieben. Das Schutzgehäuse 20 wird mit Hilfe eines zweiteiligen Halters 31 z. B. an einem Zylinder montiert und besteht außenseitig im Wesentlichen aus einem Führungsrohr 21 und einer vorzugsweise selbstschmierenden Führungsbuchse 22. Dabei weist das Führungsrohr 21 unterseitig eine Schutzhülse 23 auf, die abschlussseitig mit einem Deckel 24 verschließbar ist. Die Schutzhülse 23 und der Deckel 24 sind dabei mit einem O-Ring abgedichtet.
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Der Positionsgeber 13 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel von unten in das Führungsrohr 21 über eine Verschraubung 32 eingeschraubt ausgebildet, siehe 1. Die Verkabelung durch die Schutzhülse 23 und die Verschraubung 32 kann dabei durch einen Schutzschlauch in den Klemmkasten geführt werden. Innenseitig im Führungsrohr 21 ist ein Führungskolben 25 zentrisch gleitend angeordnet. Der Führungskolben 25 wirkt dabei oberseitig mit einem mit diesem verschraubtem Druckstößel 26 zusammen, zur Abdichtung dient wieder ein O-Ring. In dem mit dem Führungskolben 25 zusammenwirkenden Druckstößel 26 ist der mit dem Positionsgeber 13 zusammenwirkende Magnet 14 angeordnet. Dabei sind in dem Druckstößel 26 neben dem Magnet 14 eine Arretierschraube 27 und eine Distanzscheibe 28 angeordnet, es werden dabei vor der Verschraubung von Führungskolben 25 und Druckstößel 26 in dem Druckstößel 26 der Magnet 14, die Arretierschraube 27 und die Distanzscheibe 28 spielfrei montiert. Die Arretierschraube 27 ist dabei bevorzugt handfest anzuziehen und mit Klebstoff gegen Lösen zu sichern.
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Zwischen dem Führungsrohr 21 und dem Führungskolben 25 ist eine Federeinrichtung, hier eine Druckfeder 29, im Wesentlichen zentrisch angeordnet. Die Kraft der Druckfeder 29 bewirkt das permanente Nachfahren des Druckstößels 26 bei Hubbewegungen des Zylinders. Dabei ist als Anlage für den Druckstößel 26 ein an einer Geberplatte des Anstellzylinders angeordnetes Druckstück 30 vorgesehen. Verschlossen wird das Schutzgehäuse 20 mit einem Faltenbalg 33, der am Druckstößel 26 und am Führungsrohr 25 fixiert ist.
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Im Übrigen ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung vorgesehen, dass bei der Kalibrierung der Sensoren durch den Hersteller die Lage des Magneten zum Messstab durch eine Markierung festgehalten wird. Bei der späteren Montage im Schutzgehäuse 20 können Positionsmagnet 14 und Sensor entsprechend den Markierungen montiert/fixiert werden. Dadurch werden Messabweichungen durch rotatorischen Versatz minimiert.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Anordnung zur Walzspaltregelung
- 11
- Einrichtung zur Messung des Walzspaltes
- 14
- Gehäuse
- 13
- Positionsgeber
- 14
- Magnet
- 20
- Schutzgehäuse
- 21
- Führungsrohr
- 22
- Führungsbuchse
- 23
- Schutzhülse
- 24
- Deckel
- 25
- Führungskolben
- 26
- Druckstößel
- 27
- Arretierschraube
- 28
- Distanzscheibe
- 29
- Druckfeder
- 30
- Druckstück
- 31
- Halter
- 32
- Verschraubung
- 33
- Faltenbalg