DE1236452B - Verfahren und Vorrichtung zum Beseitigen des Einflusses unrunder Walzen in Warm- und Kaltwalzwerken fuer Bleche und Baender - Google Patents

Description

DEUTSCHES ^WJw PATENTAMT DeutscheKl.: 7a-9/ö2

AUSLEGESCHRIFT

Nummer: 1236 452

Aktenzeichen: V 229691 b/7 a

Auslegetag: 16. März 1967

Die Erfindung behandelt das Problem des Einflusses unrunder Walzen in Warm- und Kaltwalzwerken auf Bleche und Bänder. Dieses Problem ist den Walzenherstellern wohlbekannt Trotzdem gelingt es nicht, die schweren Stützwalzen von Quartogerüsten, wie sie in Blechwalzwerken eingesetzt werden, vollständig schlagfrei herzustellen. Das Maß der Unrundheit bei Kaltwalzen liegt zwar in der Größenordnung von wenigen Hundertstelmillimetern, jedoch ist dies bei den heutigen Anforderungen an die Toleranzhaltigkeit dünner Bleche und Bänder sehr störend.

Zum gegenständlichen Problem ergibt sich aus der Literatur — stichwortartig wiedergegeben — folgender Stand der Erkenntnisse:

a) So vorteilhaft eine große Gerüststeifigkeit für die Toleranzhaltigkeit des Bandes ist, so nachteilig ist sie für den Einfluß unrunder Walzen. Bei einem weichen Gerüst wird der Einfluß unrunder Walzen weitgehend verschluckt. Wenn das Verformungsverhalten des Ausgangsbandes ziemlich gleichmäßig ist, (so daß eine Regelung unter Umständen nicht notwendig ist) kann eine Verminderung der Gerüststeifigkeit vorteilhaft sein.

b) Bei der Weiterverarbeitung werden durch die Walzenunrundheit Störfrequenzen bis etwa 3 Hz hervorgerufen. Wegen der Höhe der StÖrfrequenz stellt diese Banddickenschwankung ein schwieriges Problem dar. Es werden sehr hohe Regelgeschwindigkeiten notwendig, die kaum zu erreichen sind. Den unrunden Lauf der Walzen kann man innerhalb eines Stiches nicht ausgleichen. Das beste Mittel gegen diesen Fehler sind besonders sorgfältig geschliffene Walzen.

c) Der Einfluß der Störgröße aus der Walzenrundheit hängt von deren Größe und der Ansprechzeit der automatischen Regeleinrichtung ab. In der Praxis werden durch normale Walzenschleifverfahren ausreichend kleine Unrundheiten erzielt, so daß befriedigende Ergebnisse erhalten werden, ohne daß man die Ansprechzeit der Regelung in unerwünschter Weise vergrößert. _4g

d) Tatsächlich ruft eine exzentrische Stützwalze Walzspaltänderungen hervor, die die Walzspaltregelung unfähig ist zu korrigieren. Es gibt keine Walzspaltregelung, die schnell genug oder gar wirksam genug sein kann, um solche Verdickungen auszubügeln, die durch die Walzenunrundheit hervorgerufen sind.

Verfahren und Vorrichtung zum Beseitigen des
Einflusses unrunder Walzen in Warm- und
Kaltwalzwerken für Bleche und Bänder

Anmelder:

Verwaltungsgesellschaft Moeller u. Neumann

offene Handelsgesellschaft,

St. Ingbert/Saar, Ensheimer Str. 48

Als Erfinder benannt:

Karl J. Neumann,

Hans S. Metzger,

Karl Glawe, St. Ingbert/Saar

Es wurde in der Literatur auch schon der Erkenntnis Ausdruck verliehen, daß bei Walzgerüsten mit einer von Walzdruck- oder Dehnungsänderungen beeinflußten Regeleinrichtung zum toleranzarmen Walzen der Einfluß unrunder Walzen noch verstärkt wird. Diese Regeleinrichtungen arbeiten nämlich in der Weise, daß bei einer Erhöhung des Walzdruckes oder der Gerüstdehnung eine Regelgröße zum Verringern des Walzspaltes auf den Sollwert ausgelöst wird und umgekehrt. Dieses Verfahren ist nur dann richtig, wenn die Änderungen vom Walzgut selbst ausgelöst werden, also von dessen wechselnder Stärke oder wechselndem Verformungswiderstand. Wächst z. B. der Walzdruck aber durch die Unrundheit einer Walze an, so müßte der Walzspalt um den Schlag der Walze vergrößert werden, damit im Walzgut kein Wellental abgedrückt wird. Das erwähnte Regelverfahren verstärkt aber durch das Engerstellen der Walzen bei Walzdruckanstieg diesen Einfluß. Das gleiche gilt für den umgekehrten Fall, wo der Schlag der Walze dem Walzspalt um 180° gegenüberliegt und das Band einen Wellenberg erhält.

Konkrete Vorschläge zur Unterdrückung der periodischen Störgrößen aus WaIzenrandheit zielen darauf ab, die Störgrößen elektrisch auszufiltern. Hier ergeben sich Schwierigkeiten insofern, als ein fest eingestellter Filter die Veränderlichkeit der Frequenz der Störgrößen, z.B. beim Hochfahren der Walzendrehzahl nicht berücksichtigt. Dies soll durch eine andere bekannte Einrichtung dadurch erreicht werden, daß aus den periodischen Störgrößen ein Mittelwert gebildet wird. Damit werden die Störgrößen zunächst in ihrer Amplitude beruhigt. Indem

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durch einen synchron mit einer Stützwalze umlaufenden Kontaktfinger in dem Gerät für die Mittelwertbildung einzelne Unterbrechergruppen geschaltet werden, wird auch die Frequenz der Störgrößen berücksichtigt. Da aber die Störgrößen von Walzdruckänderungen abgeleitet werden, kommen die Stellgrößen oder Regelgrößen, die denjenigen einer vorhandenen Regeleinrichtung zu überlagern wären, stets um die Ansprechzeit der Steuerung zu spät. Entspricht diese Ansprechzeit zufällig der Störfrequenz aus Walzenunrundheit im Mittelwert, dann kommen die Stell- oder Regelgrößen zwar zeitlich richtig, wenn auch um eine Periode verspätet, jedoch nicht in der richtigen Größe.

Es ist demnach ein Verfahren zum Beseitigen des Einflusses unrunder Walzen in Warm- und Kaltwalzwerken für Bleche und Bänder bekannt, bei dem eine sich periodisch ändernde, der Walzenunrundheit entsprechende Störgröße zur Verstellung des Walzenspaltes benutzt wird, indem der Abstand der Walzenachsen umgekehrt zu den aus der Unrundheit der Walzen zu erwartenden Walzspaltänderungen verstellt wird.

Dieses bekannte Verfahren wird durch die Erfindung sowohl für geregelte als auch ungeregelte Walzwerke mit der Zielsetzung vervollkommnet, die periodische Störgröße aus Walzen-Unrundheit walzdruckunabhängig, d.h. frei von gleichzeitig aus anderen Gründen auftretenden Walzdruckänderungen in voller Größe drehzahlabhängig zu ermitteln.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß die sich periodisch ändernde Störgröße aus der algebraischen Summe von Meßwerten gebildet wird, die die Charakteristik der Unrundheit jeder Walze bezüglich eines mit dem entsprechenden Punkt der anderen Walze im Walzspalt zusammentreffenden Punktes wiedergeben und dort unmittelbar oder mittelbar laufend abgegriffen werden.

Hierbei entspricht die algebraische Summenbildung dem, was beim bekannten Verfahren eine Druckmeßdose besorgt, die auch bei Twin-Drive der Stützwalzen die sich ändernde Phasenlage der Unrundheiten ungleich starker Walzen zueinander erfaßt, mit dem Unterschied jedoch, daß für die Unrundheit jeder Walze ein Meßwert zugrunde liegt, der frei von anderen Einflüssen ist. Ein besonderer Vorteil des neuen Verfahrens liegt darin, daß man die Ansprechzeit der Steuerung eliminieren kann, da man die Meßwerte an beliebig zur Walzlinie liegenden Stellen, also auch mit Voreilung, abgreifen kann. Es ist also erreichbar, daß die ermittelten Stellgrößen den Einflüssen aus Walzenunrundheit genau phasengleich sind. Dies läßt sich sogar bei belastetem, ohne Walzgut laufendem Walzwerk abgleichen, da sich die Walzenunrundheit unter Last in ihrem Effekt bekanntlich ändert. Hierauf wird später noch eingegangen.

Wie schon gesagt, hat man bereits erkannt, daß bei walzdruckabhängigkeit geregelten Walzwerken durch die Regelung aus Walzen-Unrundheit Signale ausgelöst werden, die mit falschem Vorzeichen behaftet sind und die Abdrücke der Unrundheiten im Walzgut noch verstärken. Durch die Erfindung kann die Funktion eines geregelten Walzwerkes soweit verbessert werden, als die Signale mit falschem Vorzeichen zumindest unterdrückt werden. Hierzu wird die sich periodisch ändernde Störgröße der Gerüstregelung in einer Phasenlage und Amplitude über-

lagert, in denen die von der Gerüstregelung auf Grund von Walzdruck- oder Dehnungsänderungen aus Unrundheit der Walzen ermittelten, bekanntermaßen mit falschen Vorzeichen behafteten, sich periodisch ändernden Meß-, Regel- oder Stellgrößen kompensiert werden.

Hierdurch wird erreicht, daß die Regelung trotz Änderung des Walzdruckes oder der Gerüstdehnung in dem Maße nicht anspricht, wie sie sonst in der falschen Richtung ansprechen würde, denn die Änderungen des Walzendruckes oder der Dehnung sind ebenfalls eine Funktion der algebraischen Summe der Augenblickswerte der im Walzspalt wirksamen Unrundheiten beider Walzen. Bei »weichen« Gerüsten, z. B. Gerüsten mit schlanken Zugankern, die im Zusammenhang mit schnellwirkenden elektrohydraulichen Regeleinrichtungen bewußt weich gemacht werden können, kann die erfindungsgemäße Löschung der mit falschem Vorzeichen behafteten Regel- oder Stellgrößen schon zu befriedigenden Resultaten führen. Die Änderungen des Walzdruckes aus Unrundheit der Walzen gehen dann nämlich weitgehend in die Gerüstdehnung ein, weil das weiche Gerüst wegen der erfindungsgemäßen Löschung der Regelgrößen insoweit ungeregelt ist. Man kann also zu folgendem Schluß kommen: Je weicher ein ungeregeltes Walzgerüst ist, um so weniger drückt sich die Unrundheit der Walzen auf dem Walzgut ab. Ein solches weiches Gerüst reagiert aber ebenso leicht auf wechselnden Verformungswiderstand des Walzgutes, so daß man auf diesem Weg mit der Beseitigung des Einflusses unrander Walzen eine undiskutable Walzgenauigkeit einhandelt. Erst in Verbindung mit einer schnellwirkenden Regeleinrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Walzgerüst geschaffen, das weitgehend unabhängig von seiner Steifheit an sich auf konstanten Walzspalt regelt ■—· soweit wechselnde Eigenschaften des Walzgutes die Regelung auslösen — und das gleichzeitig eine Weichheit des Gerüstes erlaubt, die die Unnmdheit der Walzen aufnimmt.

Die Erfindung weist aber auch einen Weg, die Unrundheit der Walzen positiv auszuregeln, um auch bei vorhandenen, steifen Gerüsten den Einfluß unrunder Walzen zu beseitigen oder bei Neubauten von vornherein den bestmöglichen Effekt zu erzielen. Da sich die Störgröße und die zu kompensierende anstehende Regel- oder Stellgröße mit falschem Vorzeichen jeweils in der absoluten Größe entsprechen, und da beide Größen Funktionen der Summe der im Walzspalt wirksamen Unrundheiten beider Walzen sind, braucht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Störgröße lediglich auf den doppelten zur Kompensation der periodisch auftretenden Regeloder Stellgrößen erforderlichen Wert verstärkt zu werden. Ist die Stellgröße beispielsweise +1, so ist die Störgröße ursprünglich — 1, um die Stellgröße zu löschen. Wird die negative Störgröße auf —2 verdoppelt, so ergibt die Kompensation eine negative Stellgröße von — 1, d. h., die ursprünglich in der Größenordnung richtige Stellgröße hat nun das richtige Vorzeichen. Als Verfahrenerzeugnis ergibt sich ein Blech oder Band, das frei von periodisch auftretenden Verdickungen und Verdünnungen ist, die für den Einfluß unrunder Walzen charakteristisch sind.

Vorrichtungsgemäß kann die Unrundheit der Walzen während des Betriebes durch Tastrollen od. dgl.

unmittelbar an den Walzen abgegriffen werden, und zwar relativ zu den Einbaustücken und zweckmäßig an den Ballenrändern oder seitlich, damit die Walzendurchbiegung nicht in die Meßwerte eingeht. Die unvermeidlichen Erschütterungen im Walzbetrieb sowie die an den Walzen anhaftende Emulsion würde aber in Anbetracht der wenigen Hundertstelmillimeter Walzenschlag beim Kaltwalzen eine zuverlässige Messung sehr erschweren. Beim Warmwalzen, wo man die Walzen aus Kostengründen nicht so genau schleift und die Unrundheit bis einige Zehntelmillimeter betragen kann, ist es schon eher möglich, die Unrundheit an den Walzen selbst abzugreifen.

Um diese Schwierigkeiten beim Abgriff der Unrundheiten zu beheben, sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, die ein vom Walzgerüst getrennt aufgestelltes Kopierwerk mit je einem synchron mit der jeweiligen Walze umlaufenden Geber umfaßt, auf denen die zuvor —· zweckmäßig auf der Schleifbank — festgestellten Unrundheiten der Walzen abgebildet oder eingestellt sind und die in Phasenlage mit den Unrundheiten der eingebauten Walzen über elektrische Wellen od. dgl. an den Walzenantrieb oder die Walzen angekoppelt sind, wobei jeder Geber mit einer Abtastvorrichtung zusammenarbeitet, deren funktionelle Zuordnung dem Abgriff der Unrundheit der Walzen entspricht, und bei der ein Gerät zur Bildung der algebraischen Summe der Abtastwerte sowie ein Kompensator vorhanden ist, in dem die Meß-, Regel- oder Stellgrößen einerseits und die aus dem Summenbildner gelieferte Störgröße andererseits gegeneinandergeschaltet sind oder wodurch der Regel-Sollwert verstellt wird.

In der Zeichnung ist ein Quartogeriist mit einer vom Walzdruck beeinflußten elektrohydraulischen Regeleinrichitung für konstante Ständerspannung bzw. konstanten Walzspalt in Verbindung mit verschiedenen Ausführmöglichkeiten eines erfindungsgemäßen Kopierwerkes darstellt, und zwar zeigt

F i g. 1 das Quartogeriist mit der schematisch dargestellten Regeleinrichtung,

F i g. 2 bis 5 ein Kopierwerk mit Exzentrizitäten als Geber und hydraulischer Abtastung,

Fig. 6 ein Kopierwerk mit Exzentrizitäten als Gebe» und elektrischer Abtastung und

F i g. 7 und 8 zwei Möglichkeiten der Übertragung der Unrundheit einer Walze auf elektronisch abtastbare Geber.

Das Quartogeriist nach Fig. 1 ist ein Normalgerüst mit gegossenen Ständern, bei dem zwischen den oberen Einbaustücken 1 und den Anstellspindeln 2 für die Grobeinstellung elastische Druckglieder 3 in Form einer Membran angeordnet sind, die durch hydraulische Spreizkolben 4 vor dem Walzen unter einen Spanndruck setzbar sind. Der Spanndruck geht über Druckmeßdosen 5 letztlich in die Ständersäulen 6 und setzt diese ebenfalls unter Vorspannung.

Die Spreizkolben 4 werden über Leitungen 7 von einem Druckübersetzer 8 mit hohem hydraulischen Druck beaufschlagt. Auf der Niederdruckseite ist der Druckübersetzer 8 über die Leitung 9 an einen Steuerschieber 10 angeschlossen. Die Leitung 11 führt zu einer Druckquelle, die Leitung 12 ist Rücklaufleitung. Die Kolbenstange 13 des Steuerschiebers wird durch ein Stellglied in der Regeleinrichtung 14 verstellt.

In die Regeleinrichtung 14 ist über die Leitung 15 der Meßwert der Druckmeßdose 5 eingeführt, der die Summe aus Walzdruck P_w und hydraulischer Spannkraft P_Hy der Spreizkolben 4 umfaßt. Geregelt wird im Prinzip auf Konstanz der SummeP_w+Pff_y, d.h. auf Konstanz der Spannung in den elastischen Druckgliedern 3 und den Ständersäulen 6, was gleichbleibenden Walzspalt bedeutet. Wenn der Walzdruck P_r wächst, muß also die hydraulische SpannkraftP_flv to bzw. der spezifische Druck in den Leitungen 7 herabgesetzt werden. Dieses Regeleffekt hat das falsche Vorzeichen, wenn der Walzdruck wegen Unrundheit der Walzen wächst, denn dann müßte P_fly erhöht oder zumindest nicht vermindert werden. Das gleiche Problem stellt sich im übrigen auch bei mechanisch geregelten Walzgerüsten, wo die Walzen enger gestellt werden, wenn der Waszdruck wächst und/oder die Regelung von einem Deckenmeßgerät beeinflußt wird. Bei der Lösung des Problems unrunder Walzen ist aber eine elektrohydraulische Regeleinrichtung wegen ihrer kürzeren Ansprechzeit und wegen ihrer Unempfindlichkeit in bezug auf die Schalthäufigkeit vorzuziehen.

Zum Ausgleich des Einflusses unrunder Walzen ist nach F i g. 2 bis 5 ein Kopierwerk mit aus Kurbeln 20 und 21 bestehenden Exzentrizitäten vorgesehen, die über ihre Kurbelachsen 22 und 23 von Synchronmotoren 24 und 25 jeweils gleichlaufend mit den Stützwalzen 16 und 17 des Gerüstes angetrieben sind.

Die auf den Stützwalzen markierten Stellen 16 a und 17 a seien die zuvor auf der Schleifbank ermittelten und angezeichneten Maximalwerte der Unrundheit der Walzen, die der Einfachheit halber gleiche Phasenlage in bezug auf die Drehrichtung der Walzen haben, nämlich 90° vor den Totpunkten, in denen die Maximalwerte im Walzspalt wirksam sind und den höchsten Walzdruckanstieg hervorrufen. Die Kurbelzapfen 26 und 27 sind nach F i g. 2 in Phasenlage zu den Unrundheiten der Stützwalzen 16 und 17 eingestellt, was durch lösbare Kupplungen 28 und 29 zwischen den Antriebswellen 22 und 23 einerseits und den Synchronmotoren 24 und 25 andererseits leicht bewerkstelligt werden kann, nachdem neue Walzen eingebaut sind.

Die Exzentrizitäten bzw. Kurbeln 20 und 21 sind in einer Ebene angeordnet und über eine teleskopartige Schubstange miteinander verbunden, deren Kolbenteil 30 in den Zylinderteil 31 eingreift, wobei der mit Druckmittel gefüllte Zylinderraum 32 über eine biegsame Schlauchleitung 33, ein ortsfestes Anschlußstück 34 und eine Leitung 35, 35 a mit der Druckleitung 7 zum hydraulischen Spannen der Druckglieder 3 und der Ständersäulen 6 in Verbindung steht. Bei einer Drehung der Walzen 16, 17 bzw. der Kurbeln 20, 21 im angegebenen Drehsinn um 90° (Fig. 3) ist der Kolben 30 der geteilten Schubstange bis zu einem Maximalwert in den Zylinderteil 31 eingetaucht. Der im Zylinderraum 32 sich einstellende Druck ist von der Relativstellung der beiden Kurbelzapfen 26, 27 zueinander abhängig, weswegen mit der Hydraulik praktisch die algebraische Summe der Exzentrizitäten gebildet ist. Die teleskopartige Schubstange ist demnach gleichzeitig Abtastgerät und Summenbildner zur Lieferung einer Störgröße, die der Regeleinrichtung des Gerüstes überlagert werden soll.

Die rein hydraulische Arbeitsweise eines Kopiergerätes nach F i g. 2 bis 5 liefert die Störgröße auch

gleich mit dem richtigen Vorzeichen, um zu verhindern, daß die Regeleinrichtung 14 anspricht bzw. eine von ihr ausgelöste Stellgröße, nämlich eine Druckänderung in der Leitung 7, wirksam wird. Angenommen die dargestellte Lage der Unrundheiten 16« und 17 a bzw. der diese im vergrößerten Maßstab wiedergegebenen Exzentrizitäten 20 und 21 entspräche der Nullstellung des Regelsystems, so ist der Steuerschieber 10 geschlossen, und es herrscht in der Leitung 7 ein bestimmter Druck. Wenn nun die Walzen um 90° weitergedreht werden, so wächst der an den Druckmeßdosen registrierte und über die Leitung 15 in die Regeleinrichtung 14 eingespeiste Meßwert des Walzdruckes. Nach dem vorhandenen Regelprinzip verstellt sich der Stellkolben 13 des Steuerschiebers 10 nach rechts, um die Rückleitung 12 mit der Leitung 9 zum Steuerschieber 8 in Verbindung zu bringen. Der linke Stufenkolben 8 a im Druckübersetzer 8 weicht nach links aus, um den Druck in der Leitung 7 zu senken. Dieser Vorgang würde den Einfluß der Unrundheit der Walzen auf das Walzgut noch in nachteiliger Weise verstärken.

Da bei der angenommenen Walzendrehung um 90° auch die Kurbeln 20 und 21 des Kopiergerätes in die gleichen Totpunktstellungen nach F ig. 3 gekommen sind, gleicht der Druckanstieg im Zylinderraum 32 den von der Regelung herkommenden Druckabfall in der Leitung 7 aus. Praktisch wird die aus der Leitung 7 in den Druckübersetzer 8 zurückfließende Ölmenge durch die Verdrängerarbeit des Kolbens 31 im Kopiergerät ersetzt.

Wenn man im Kopiergerät nicht mit Hochdruck arbeiten will, so kann die Leitung 35, wie gestrichelt dargestellt, zu einer Niederdruckseite für einen zweiten Stufenkolben 8 b im Druckübersetzer 8 führen. Dann ist zwar eine größere Ölmenge durch die Leitung 35 zu leiten, aber es ergeben sich geringere Antriebsleistungen für die Synchronmotore 24 und 25 und weniger Dichtungsschwierigkeiten an der geteilten Schubstange 31, 32. Der Effekt ist der gleiche wie erläutert, denn wenn die gleiche Ölmenge durch die Leitung 9 abfließt, wie sie über die Leitung 35 vor den Stufenkolben 8 b gedrückt wird, so bewegen sich die beiden Stufenkolben gleichläufig, und der Hochdruck zwischen ihren kleineren Kolbenflächen und in der Leitung 7 bleibt konstant.

Die über die Leitung 35 kommende Störgröße, nämlich der um einen Mittelwert wechselnde Öldruck aus dem Zylinderraum 32 des Kopiergerätes kann auch verstärkt werden, indem der Hub der Kurbeln 20, 21 einstellbar gemacht wird (nicht dargestellt). Hierdurch wächst der Verdrängerhub des Kolbens 31 und man kann das Kopiergerät so abgleichen, daß der Druckabfall in der Leitung 7 überkompensiert wird, d. h. in einen Druckanstieg verwandelt wird, der sein Maximum hat, wenn die Kurbelstellung nach F i g. 3 erreicht ist. Wenn der Druckanstieg auf der Niederdruckseite des Stufenkolbens 8 & doppelt so groß ist wie der von der anstehenden Stellgröße verursachte Druckabfall auf der Niederdruckseite des linken Stufenkolbens 8 a, so stellt sich in der Leitung 7 und vor den Spreizkolben 4 ein umsoviel höherer Druck ein, wie nötig ist, um die Walzen 16 und 17 um die Summe ihrer im Walzspalt wirksamen Unrundheiten auseinanderzudrücken.

Die Wirkungsweise des hydraulischen Kopiergerätes wurde vorstehend für den Grenzfall erläutert, wo die Unrundheiten 16 a und 17 a bzw. die Kurbeln 20

und 21 sich phasengleich in bezug auf den Walzspalt bewegen. Demgegenüber zeigen F i g. 4 und 5 einen anderen Grenzfall, in dem die Kurbeln 20 und 21 um 180° phasenverschoben sind. Hier bleibt der Abstand der Kurbelzapfen 26, 27 fast gleich, so daß im Zyünderraum 32 während der Umläufe keine Druckänderung auftritt. Die algebraische Summe der von den Kurbeln abgebildeten Unrundheiten der Walzen ist gleich Null. Überträgt man die Stellung der Kurbein nach F i g. 4 und 5 auf die Lage der Unrundheit der Walzen 16 und 17, so ist klar, daß auch hier die Summe der Auswirkungen der Unrundheiten auf das Walzgut gleich Null ist. Es treten keine Walzdruckänderungen auf und somit keine Regel- oder Stellgrößen, die zu kompensieren sind.

Wegen der unterschiedlichen Walzendrehzahlen beimTwindrive, die sich wegen des unterschiedlichen Walzenabschliffs einstellen, treten solche extremen Phasenlagen der Unrundheiten wie in F i g. 2 bis 5 dargestellt sind, nur vorübergehend auf. Im Betrieb verschiebt sich die gegenseitige Phasenlage der Unrundheiten bzw. Exzentrizitäten laufend, aber stets wird im Zylinderraum 32 ein Druck erzeugt, der eine Funktion der Summe der Stellungen beider Exzentrizitäten ist.

In F i g. 6 ist ein Kopiergerät mit elektrischer Abtastung der Geber dargestellt. Die Geber sind zwei Exzenterscheiben 35, 36, deren Exzentrizität die Unrundheit der Walzen im vergrößerten Maßstab wiedergibt und die ebenso wie die Kurbeln in F i g. 1 bis 5 synchron und in Phasenlage mit der Unrundheit der ihnen zugeordneten Walzen umlaufen. Jeder Exzenterscheibe ist als Abtastgerät ein Differentialtransformator 37, 38 zugeordnet, deren Eisenkerne 37 a, 38 a Tastrollen 37 b, 38 b tragen, die gegen den Umfang der Exzenterscheiben gedrückt sind. Die Ebene 39, die durch die Drehachsen der Exzenterscheiben 35, 36 geht, entspricht der senkrechten Walzenebene des Walzgerüstes. Die beiden Tastrollen 37 b, 38 b greifen zwar symmetrisch zur gedachten Walzlinie 40, aber entgegen der Drehrichtung der Exzenterscheiben versetzt in einer gemeinsamen senkrechten Ebene 41 an den Exzenterscheiben an. Diese Versetzung hat den Zweck, eine größere Ansprechzeit der Kompensationsregelung gegenüber der normalen Gerüstregelung zu berücksichtigen.

Die Differentialtrafos 37 und 38 liefern je nach der Stellung der Tastrollen bzw. der Eisenkerne 37 a und 38 a sekundärseitig verschiedene Spannungen mit gegebenenfalls unterschiedlichem Vorzeichen, je nachdem, ob ein Maximum oder ein Minimum der Exzentrizität an einer Tastrolle anläuft. Die elektrischen Meßwerte gehen über Leitungen 42, 43 und Potentiometer 44, 45 zu einem Summenbildner 46, in dem die algebraische Summe der Abtastwerte gebildet wird. Diese geht als Störgröße über einen Verstärker 47 und die Leitung 48 zu einem Kompensator 49, in den die Meßwerte aus der Druckmeßdose 5 über die Leitung 15 eingeleitet sind, um diese Meßwerte vor der Regeleinrichtung 14 zu kompensieren, soweit sie Walzdrucksänderungen aus Unrundheit der Walzen wiedergeben.

Die Wirkungsweise des Kopiergerätes nach F i g. 6 ist folgende: Nach dem Einbau einer oder beider Walzen, deren Unrundheit zuvor festgestellt und an den Walzen angezeichnet ist, werden die Exzentrizitäten der Scheiben 36, 35 jeweils auf die gleiche

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Phasenlage mit der Unrundheit ihrer Walze eingestellt, bevor ihre Drehachsen an den synchronen Antrieb angekoppelt werden. Dann ist zu berücksichtigen, daß die Unrundheit der beiden Walzen 16, 17 verschieden sein kann, z. B. bei der Walze 16 nur ² loo mm gegenüber der anderen Walze 17 mit ⁵/ioo mm. Diese Unterschiedlichkeit der Unrundheiten kann bei dem Kopiergerät nach F i g. 2 bis 5 durch Einstellen der Kurbelhübe auf ein Verhältnis 2:5 berücksichtigt werden. Beim Kopiergerät nach F i g. 6 könnte man nach jedem Walzenschlifi neue, angepaßte Exzenterscheiben einsetzen. Dies ist aber bei der elektrischen Abtastung nicht nötig, da eine gleichwirkende Anpassung der Abtastwerte im Verhältnis der Unrundheiten der Walzen durch die Potentiometer 44 und 45 vorgenommen werden kann. Man stellt diese Potentiometer so ein, daß an den SpannungsmessernSO und 51 Spannungswerte im Verhältnis 2 : 5 abgelesen werden. Die Stellung der Scheiben 35, 36 ist dabei an sich beliebig, nur müssen ihre Exzentrizitäten — wie dargestellt — gleiche Phasenlage untereinander haben. Man gleicht daher die Abtastvorrichtung zweckmäßig ab, bevor man die Exzenterscheiben in Phasenlage zu ihren Walzen mit dem Antrieb kuppelt, wenn deren Phasenlage unterschiedlich ist.

Der Walzenschlag kann im Betrieb des Walzwerkes, d. h. bei Belastung der Walzen, in der Größenordnung anders sein als zuvor auf der Schleifbank durch eine Tastuhr gemessen. Es können Spannungen in den Walzen sein, die nach einigen Umlaufen unter Last verschwinden. Um dies festzustellen, kann man den Walzenantrieb bei aufeinandergefahrenen Arbeitswalzen einschalten, den Verstärker 47 auf unverstärkten Durchgang der Störgröße einstellen und prüfen, ob das Druckmeßgerät 52 Druckschwankungen in der Leitung 7 anzeigt. Ist dies der Fall, so ist die elektrische Abtastung nicht richtig abgeglichen oder die Unrundheiten der Walzen haben sich unter Last geändert. Durch Drehen an den Potentiometern 44 und 45 ist es möglich, die Abtastvorrichtung so abzugleichen, daß das Meßgerät 52 keine Druckschwankungen anzeigt. Dieser Jusitiervorgang ist am leichtesten auszuführen, wenn die Walzen mit ihren Unrundheiten phasengleich eingebaut sind, da sich nur dann die größten und leicht erkennbaren Ausschläge am Meßgerät 52 einstellen, wenn die Abgleichung nicht stimmt.

Die Kompensationsregelung ist dabei aber noch nicht auf den bestmöglichen Effekt eingestellt, da nur die maßgebenden Größen aus der Gerüstregelung gelöscht sind, damit sich die Walzen nicht noch enger stellen, wenn die Unrundheiten 16 a und 17 a in den Bereich des Walzspaltes kommen. Hier wirken sich aber die elastischen Druckglieder 3 günstig aus, die das Gerüst »weich» machen, so daß die Oberwalze 16 bei sich näherkommenden Walzenunrundheiten oben ausfedern kann.

Der bestmögliche Effekt liegt aber dann vor, wenn die Walzen entsprechend der Summe ihrer Unrundheiten im Walzspalt zwangläufig durch die Spreizkolben 4 auseinandergedrückt werden. Hierzu stellt man den Verstärker 47 auf etwa zweifachen Verstärkungsgrad ein. Die über die Leitung 48 zum Kompensator 49 gehende Störgröße ist dann entgegengesetzt doppelt so groß wie der zu löschende Meßwert des Walzendruckes in der Leitung 15, so daß als Differenz eine dem Walzdruck entsprechende Größe mit umgekehrtem Vorzeichen in die Regeli 452

einrichtung 14 geht. Bei Walzdruckanstieg wird in der Leitung 7 nunmehr ebenfalls ein Druckanstieg erfolgen, was zu erreichen war. Wenn die Meßgeräte

52 und 53 auf die Anzeige von Kräften geeignet sind, ι ist die Kompensation der Unrundheit der Walzen beim Probe-Leerlauf des Gerüstes unter Belastung vollkommen, wenn die Ausschläge der beiden Zeiger stets in gleiche Richtung gehen und gleich groß sind. Beim Betrieb des Walzgerüstes können sich der Kompensationsregelung noch Regelgrößen überlagern, die vom Walzgut selbst ausgelöst werden, so daß dann das Spiel der Zeiger der Meßgeräte 52 und

53 einen Anhaltspunkt für die Ausregelung der Unrundheiten der Walzen nur von Zeit zu Zeit bietet, wenn nämlich die Unrundheiten phasengleich werden und ihr Einfluß ein Maximum ist. Statt den Meßwert zu löschen, kann die elektrische Störgröße auch gegen die Regelgröße oder die Stellgröße in der Regeleinrichtung 14 geschaltet sein oder zur Verstellung des Regelsollwertes dienen. Eine Verstimmung der Regelung durch Änderung des Sollwertes kommt einer Änderung des Walzenabstandes gleich.

F i g. 7 und 8 zeigen zwei Möglichkeiten der Abbildung bzw. Einstellung der Walzenunrundheit auf Geber besonderer Art. Die geschliffene, an den Walzenzapfen gelagerte Walze 54 wird vor dem Einbau in das Gerüst durch eine Meßuhr 55 abgetastet, indem sie gedreht wird. Die Meßuhr liefert entsprechend ihren Zeigerausschlägen Meßströme, die nach F i g. 7 einem Schreibinstrument mit sich drehender Scheibe 56 zugeleitet werden. Die Walze und die Scheibe drehen sich synchron. Der Schreibstift bildet gewissermaßen den Querschnitt durch die Walze in der senkrechten Tastebene der Walze durch die Linie 57 ab, die damit eine Unrundheit wiedergibt. Die Scheibe 56 kann direkt als Geber in einem Kopiergerät verwendet werden, in dem die Linie 57 fotoelektrisch oder magnetisch abgetastet wird, wenn der Schreibstift entsprechend hergerichtet ist.

Nach dem Beispiel entsprechend F i g. 8 gehen die Meßströme aus der Meßuhr 55 in eine Mischstufe 58, in die bei 59 eine Tonfrequenz eingeleitet ist. Die Mischfrequenz wird auf ein endloses Tonband 60 aufgegeben, bei dem ein Durchgang einer oder einem Mehrfachen der Walzenumdrehung entspricht. Das Tonband ist wie ein Filmband zweckmäßig mit einer Perforation versehen, in die Zähne der Treibscheiben 61 und 62 eingreifen und stellt ebenfalls einen Geber für ein Kopiergerät dar, von dem die Unrundheit einer Walze über einen Tonkopf abgegriffen werden kann. Statt eines Tonbandes kann auch ein belichteter Filmstreifen als Geber verwendet werden, womit das Kopiergerät optisch-elektrisch arbeitet.

Die mit F i g. 7 und 8 angedeuteten Möglichkeiten des Aufbaues, von Kopiergeräten bieten in ihrer Ausgestaltung keine Schwierigkeiten, da nur bekannte Elemente und Schaltungen der Elektronik anzuwenden sind, weswegen auf eine nähere Darstellung elektronisch arbeitender Kopiergeräte verzichtet werden kann.

Die Erfindung ist unabhängig davon, ob das Walzgerüst wegen Vorhandensein einer schnell wirkenden Regeleinrichtung bewußt weich ausgeführt ist.

Wenn auch die Notwendigkeit einer Beseitigung des Einflusses unrunder Walzen bed Regelgerüsten besonders augenscheinlich ist, so soll es ferner im Rahmen der Erfindung liegen, die Kompensationsregelung auch bei Gerüsten, die überhaupt nicht oder

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von Dickenmeßgeräten aus geregelt sind, anzuwenden. Es ist dann kein Eingangs- oder Ausgangswert einer Regeleinrichtung zu kompensieren oder überzukompensieren, sondern die nicht verdoppelte Störgröße geht als Steuersignal an die Anstellmotoren oder eine irgendwie geartete hydraulische Anstellvorrichtung, unter Umständen auch an eine Vorrichtung zum Gewichtsausgleich für die Walzen, die dafür ausgelegt sein muß, daß durch sie eine der Unrundheit entsprechende, periodisch gesteuerte Gerüstlängung möglich ist, um bestimmungsgemäß den Abstand der Walzenachsen umgekehrt zu den aus der Unrundheit der Walzen zu erwartenden Walzspaltänderungen zu verstellen. 15 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beseitigen des Einflusses unrunder Walzen in Warm- und Kaltwalzwerken ao für Bleche und Bänder, bei dem eine sich periodisch ändernde, der Walzenunrundheit entsprechende Störgröße zur Verstellung des Walzenspaltes benutzt wird, indem der Abstand der Walzenachsen umgekehrt zu den aus der Unrund- as heit der Walzen zu erwartenden Walzspaltänderungen verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die sich periodisch ändernde Störgröße aus der algebraischen Summe von Meßwerten gebildet wird, die die Charakteristik der Unrundheit jeder Walze bezüglich eines mit dem entsprechenden Punkt der anderen Walze im Walzspalt zusammentreffenden Punktes wiedergeben und laufend abgegriffen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Beseitigen des Einflusses unrunder Walzen in Warm- und Kaltwalzwerken für Bleche und Bänder, die mit einer von Walzdruck- oder Dehnungsänderungen beeinflußten Regeleinrichtung zum toleranzarmen Walzen ausgerüstet sind, wobei die sich periodisch ändernde Störgröße der Gerüstregelung überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die sich periodisch ändernde Störgröße der Gerüstregelung in einer Phasenlage und Amplitude überlagert wird, in denen die von der Gerüstregelung auf Grund von Walzdruck- oder Dehnungsänderungen aus Unrundheit der Walzen ermittelten, bekanntermaßen mit falschen Vorzeichen behafte-

ten, sich periodisch ändernden Meß-, Regel- oder Stellgrößen kompensiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich periodisch ändernde, aus der algebraischen Summenbildung stammende Störgröße auf etwa den doppelten zur Kompensation der periodisch auftretenden Größen des Regelkreises erforderlichen Wert verstärkt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 mit mittelbarer Abtastung der Walzenunrundheiten, gekennzeichnet durch ein vom Walzgerüst getrennt angeordnetes Kopiergerät mit je einem synchron mit der jeweiligen Walze umlaufenden Geber (35, 36), auf denen die zuvor festgestellten Unrundheiten der Walzen abgebildet oder eingestellt und die in Phasenlage mit den Unrundheiten der eingebauten Walzen (16, 17) über elektrische Wellen od. dgl. an den Walzenantrieb oder die Walzen angekoppelt sind, wobei jeder Geber mit einer Abtastvorrichtung (37, 38) zusammenarbeitet, deren funktionelle Zuordnung dem Abgriff der Unrundheit der Walzen entspricht, und bei der ein Gerät (46) zur Bildung der algebraischen Summe der Abtastwerte vorhanden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geber aus Exzenterscheiben (35, 36) bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5 mit elektrischer Abtastung der Geber, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Abtastgeräten (37, 38) und dem Summenbildner (46) Drehpotentiometer (44, 45) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Summenbildner (46) ein regelbarer Verstärker (47) angeordnet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1130 901;
»Blech«, Nr. 11/1961, S. 806, 810 und 815 bis 817;

»Applications and Industry«, Nr. 41 des American Institute of Electrical Engineers vom März 1959, S. 10 bis 16;

»Stahl und Eisen«, Jahrgang 77 (1957), Nr. 6, 21. März, S. 347 bis 353.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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