DE2848638A1

DE2848638A1 - Walze zur erfassung der spannungsverteilung in einem laufenden band

Info

Publication number: DE2848638A1
Application number: DE19782848638
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1978-11-09
Filing date: 1978-11-09
Publication date: 1980-05-22
Also published as: DE2848638C2

Description

Walze zur Erfassung der Spannungsverteilung in einem
laufenden Band Die Erfindung betrifft eine Walze zur Erfassung der Spannungsverteilung in einem laufenden Band, insbesondere in einem Metallband beim Ealtwalzen, mit mehreren nebeneinander am Band anliegenden, gegeneinander beweglichen Einzelrollen, deren Gesamtlänge mindestens der Bandbreite entspricht und die an einer stillstehenden Achse drehbar gehalten sind.
Angesichts der beim Walzvorgang auftretenden Durchbiegung und der thermisch sowie durch Verschleiß hervorgerufenen Durchmesseränderungen von Walzen ist es außerordentlich schwierig, über die gesamte Bandlänge ein planparalleles Band zu erzeugen. Das beim Walzvorgang entstandene Bandprofil zwingt jedoch zur bestmöglichen Anpassung der Nachfolge-Walzvorgänge, da Abweichungen des Walzspaltes vom Bandprofil zu unterschiedlicher Länge des Bandes über die Bandbreite führen. Die durch Abweichungen des Walzspaltes vom Bandprofil innerhalb des Bandes hervorgerufene unterschiedliche Spannungsverteilung führt im Extremfall zu Rand- oder Mittelwellen, die optisch sichtbar werden.
In der DE-OS 26 26 312 ist bereits eine Walze der eingangs genannten Gattung zum Messen und Steuern bzw. Regeln der Planheit eines laufenden gespannten Blechs beschrieben, deren Einzelrollen drehbar auf der zagehörigen Achse gelagert sind und die erforderlichen Meßelemente tragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze zu entwickeln, die einfacher aufgebaut und weniger störanfällig ist als die bekannte Meßwalze, Die neu vorgeschlagene Walze soll insbesondere in der Weise ausgebildet sein, daß zur Vermeidung hoher Herstellungskosten möglichst weitgehend handelsübliche Bauelemente Anwendung finden können.
Die gestellte Aufgabe wird durch eine Walze gelöst, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke besteht danach im wesentlichen darin, die Einzelrollen berührungsfrei auf der Achse abzustüzten und durch die Bandspannung hervorgerufene Änderungen des jeweiligen Abstandes zwischen den einander zugewandten Flächen an den Einzelrollen einerseits und an der Achse andererseits, d.h. Bewegungen der Einzelrollen bezüglich der Achse, in ein Signal umzuwandeln; die Einrichtungen zur Umwandlung der Abstandsänderungen in ein Signal sind dabei an der Achse angeordnet.
Die berührungsfreie Abstützung läßt sich insbesondere dadurch verwirklichen, daß die Einzelrollen sich auf einem Trägermedium, insbesondere öl (Anspruch 2), oder auf Magneten, insbesondere Elektromagneten oder Dauermagneten (Ansprüche 3, 8 bis 10), abstützen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes weisen zusätzlich zumindest die-Merkmale eines der Ansprüche 4 bis 7 auf.
Der Aufbau und die Wirkungsweise von Elektromagnetlagern, die im Rahmen der Erfindung zur Anwendung kommen können, sind beispielsweise aus der technischen Information "Aktive Magnetlager" Nr. 299 vom 12.4.1977 (Reg. 472 2) der SKF Kugellagerfabriken GmbH, Schweinfurth, im Prinzip bekannt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 in Schrägansicht eine Erfassungswalze, die im Bereich zwischen einem Walzgerüst und einer nachfolgenden Umlenkwalze angeordnet ist, Fig. 2 in schematischer Darstellung einen Teilschnitt durch eine Erfassungswalze, deren Einzelrollen sich unter Zwischenschaltung eines Trägermediums auf einer feststehenden Achse abstützen, Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine mit einem Magnetlager ausgestattete Einzelrolle, Fig. 4 einen Schnitt durch eine Einzelrolle mit andersartig ausgestalteter Lagerung und Abstandserfassungseinrichtung und Fig. 5 einen Teilschnitt durch eine Erfassungswalze mit im Übergangsbereich der Einzelrollen angeordneten Magnetlagern.
Die einem Walzgerüst 1 mit Einzelwalzen 2 und 3 in Bewegungsrichtung des laufenden Bandes 4 und in Richtung auf eine Umlenkwalze 5 nach-geschaltete Erfassungswalze 6 besteht aus mehreren nebeneinander am Band anliegenden , gegeneinander beweglichen Einzelrollen 7, deren Gesamtlänge mindestens der Bandbreite entspricht und die sich drehbar auf einer stillstehenden Achse 8 abstützen (Fig. 1).
Diese ist mittels einer (nicht dargestellten) an sich bekannten Verstelleinrichtung in Richtung der Doppelpfeile 9 senkrecht zur Bandebene höhenverstellbar.
In Abhägkeit von der Belastung der Einzelrollen 7 durch das Band 4 führen diese bezüglich der feststehenden Achse 8 eine Bewegung aus, durch welche sich der der Krafteinleitungsstelle am nächsten liegende Spalt zwischen der Einzelrolle und der Achse verkleinert bzw.
der der Krafteinleitungsstelle bezüglich der Achse gegenüberliegende Spalt vergrößert. Diese Abstandsänderung stellt das Maß für die durch das Band 4 eingeleitete Kraft dar.
Innerhalb der Einzelrollen 7 sind (nicht dargestellte) an sich-bekannte Sensoren, insbesondere mechanische oder elektrische Druck- oder Abstandsgeber, angeordnet, deren Ausgangswerte - die ggf. mittels einer nachgeschalteten Anzeigeeinrichtung auch sichtbar gemacht werden können -dazu dienen,die Größe des Walzspaltes eines nachfolgenden Walzgerüstes an das erfaßte Bandprofil anzupassen. Die Anpassung des Walzspaltes kann nach Sichtbarmachen der Ausgangswerte von Hand vorgenommen werden; zweckmäßigerweise ist jedoch ein geschlossener Regelkreis zur automatischen Anpassung des Walzspaltes an das Bandprofil vorgesehen.
Die Länge der Einzelrollen 7 ist zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß unter Beachtung wirtschaftlicher Gesichtspunkte eine möglichst große Anzahl an Einzelrollen zum Einsatz kommt. Die Länge der Einzelrollen 7 hängt insbesondere auch von den Abmessungen ab, welche die zu verwendenden handelsüblichen Magnetlager aufweisen.
Die berührungsfreie Abstützung der Einzelrollen 7 an der feststehenden Achse 8 (Fig. 2) läßt sich dadurch verwirklichen, daß die Einzelrollen auf einem Öldruckpolster ruhen, welches seitlich - d.h. im Bereich der Stirnflächen benachbarter Einzelrollen - durch mit der Achse 8 verbundene Dichtelemente 10 begrenzt ist.
ist Die Achse 8 zweckmäßigerweise hohl ausgebildet und innerhalb des durch die Dichtelemente 10 begrenzten Bereiches mit Öffnungen 11 ausgestattet, in die eine ortsfest gehaltene Erfassungseinrichtung 12 hineinragt. Diese dient dazu, durch Bewegungen der Einzelrollen hervorgerufene Abstandsänderungen zwischen ihr und der Innenfläche 7' in Signale umzuwandeln. Da die Erfassungseinrichtung 12 ebenso wie die Achse 8 stillsteht, kann die erforderliche Versorgungs- und Ausgangsleitung 13 ohne Schwierigkeiten nach außen geführt werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erfassungseinrichtung 12 auf der Seite der Achse 8 angeordnet, welche der Krafteinleitungsstelle (Pfeil 14) gegenüberliegt.
In Abänderung dieses Ausführungsbeispiels kann die Erfassungseinrichtung auch auf der der Krafteinleitungsstelle gegenüberliegenden Seite der Achse angeordnet sein; es können im Bereich ein und derselben Einzelrolle 7 gleichzeitig jedoch auch mehrere Erfassungseinrichtungen zur Anwendung kommen.
Bei der in Fig. 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsform erfolgt die berührungsfreie Abstützung der Einzelrollen 7 mittels eines Elektromagnetlagers, dessen ringförmige Wicklungen im Bereich der Stirnflächen 7"' der Einzelrolle unbeweglich mit der Achse 8 verbunden sind.
Die Wicklungen 15 bilden gemeinsam mit der zugehörigen Einzelrolle 7 - die im Querschnitt gesehen T-förmig ausgebildet ist - ein Lager, welches Axial- und Radialkräfte aufnehmen kann.
Die Innenfläche 7' des zwischen den Magnetwicklungen 15 liegenden Steges 7" der Einzelrolle 7 bildet die Bezugsfläche, deren Bewegungen von einer Abstandserfassungseinrichtung 12 in Signale umgewandelt werden.
Die Abstandserfassungseinrichtung ist unbeweglich mit der hohlen Achse 8 verbunden und mittels einer (nicht dargestellten) Dreheinrichtung in der Weise verstellbar, daß sie der Resultierenden der an der Einzelrolle angreifenden Kräfte genau gegenüber liegt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel nimmt die Abstandes erfassungseinrichtung 12 eine Stellung ein, in welcher die Erfassungswalze 6 als eine auf ein laufendes Band aufgesetzte Druckwalze Verwendung finden könnte.
Die in Fig. 4 dargestellte bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich dadurch von der soeben beschriebenen Ausführungsform, daß die Innenfläche 7 der Einzelrolle 7 im Bereich der Magnetwicklungen 15 leicht konisch und im Bereich der Abstandserfassungseinrichtung 12 zylindrisch ausgebildet ist.
Die Abstandserfassungseinrichtung ragt über die Achse 8 hinaus in den Bereich zwischen den Magnetwicklungen 15 und liegt einem Ring 16 - der unbeweglich in der Einzelrolle 7 gehalten ist - mit Abstand gegenüber.
Der Ring 16 besteht vorzugsweise aus dauermagnetischem Material, so daß die entsprechend ausgebildete Abstandserfassungseinrichtung 12 zwischen beiden Teilen auftretende Abstandsänderungen auf magnetischem Wege erfaßt.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Aus führungs form stützen sich die Einzelrollen 7 jeweils auf zwei Nagnetlagern ab, die im Bereich der Stirnflächen 7"' angeordnet sind.
Der an der Achse 8 befestigte Lagerbestandteil, im vorliegenden Falle ein ringförmiger Dauermagnet 17, ist also jeweils zwei benachbarten Einzelrollen .7 zugeordnet.
Die zugehörigen Gegenflächen bestehen jeweils aus schmaleren Dauermagneten 18, deren Polarität mit derjenigen der Dauermagneten 17 übereinstimmt und die unbeweglich in die Einzelrollen 7 eingesetzt sind.
Die gleichzeitige Abstützung zweier benachbarter Einzelrollen 7 auf ein und demselben Dauermagneten 17 hat zur Folge, daß im Bereich der Stirnflächen 7"t zu erwartende Bandfehler weitestgehend vermieden werden.
Die beschriebene Ausführungsform kann in der Weise abgeändert werden, daß an Stelle der Dauermagnetringe 17 Elektromagnete zur Anwendung kommen und diesen ringförmige Gegenflächen 18 aus geeignetem Material gegenüberliegen.
Um die an der Achse 8 angeordneten Abs tandserfassungs einrichtungen jeweils in die Richtung der Resultierenden der an der Erfassungswalze 6 angreifenden Kräfte drehen zu können, ist die Achse außerhalb des Bereichs des durchlaufenden Bandes 4 mit einer Dreheinrichtung ausgestattet (Fig. 6). Diese besteht im wesentlichen aus einem starr mit der Achse 8 verbundenen Hebelarm 19, an dem ein Zylinderaggregat 20 gelenkig befestigt ist. Dieses dient dazu, die Achse 8 mit den zugehörigen (nicht dargestellten) Abstandserfassungseinrichtungen in der Weise auszurichten, daß die Resultierende der durch das Band 4 auf die Einzelrollen 7 ausgeübten Kräfte in Richtung der Abstandserfassungseinrichtungen liegt.
Die Verwendung einer derartigen Dreheinrichtung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Erfassungswalze 6 - wie in Fig. 6 dargestellt - gleichzeitig als Umlenkwalze dient.
Die Steuerung des Zylinderaggregats 20 kann dabei in Abhängigkeit von Meßsignalen erfolgen, welche den Banddurchmesser im Bereich der Erfassungswalze 6 abtastende Lichtstrahlschalter erzeugen.
An Stelle des mit Druckluft oder mit Drucköl betriebenen Zylinderaggregats 20 können auch andere an sich bekannte Antriebseinrichtungen, insbesondere auch Spindelantriebe, zur Ausrichtung der in der Erfassungswalze 6 angeordneten Abstandserfassungseinrichtungen (vgl. dazu die Fig. 2 bis 4) eingesetzt werden.
In Abänderung der Ausführungsformen, die in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind, kann das Elektromagnetlager über seine Magnetwicklungen 15 vorzugsweise jeweils an den Einzelrollen 7 befestigt sein, so daß zwischen den mitumlaufenden Innenflächen der Magnetwicklungen einerseits und der Achse 8 andererseits ein Luftspalt veränderlicher Größe vorhanden ist. - Leerseite

Claims

Bnspriiche: Walze zur Erfassung der Spannungsverteilung in einem laufenden Band, insbesondere in einem Metallband beim Ealtwalzen, mit mehreren nebeneinander am Band anliegenden, gegeneinander beweglichen Einzelrollen, deren Gesamtlänge mindestens der Bandbreite entspricht und die an einer stillstehenden Achse drehbar gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelrollen (7) berührungsfrei auf der Achse (8) abgestützt und an dieser Einrichtungen (12) vorhanden sind, welche durch die Bandspannung hervorgerufene Änderungen des jeweiligen Abstandes zwischen den einander zugewandten Flächen an den Einzelrollen einerseits und an der Achse andererseits in ein Signal umwandeln.
2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelrollen (7) sich auf hydrostatischen Lagern abstützen (Fig. 2).
3. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelrollen (7) sich auf Magnetlagern abstützen (Fig.

3, 4, 5).
4. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsänderungen mittels berührungsfrei arbeitender Abstandserfassungseinrichtungen (12) ermittelt werden.
5. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandserfassungseinrichtungen (12) in der hohl ausgebildeten Achse (8) angeordnet sind.
6. Walze - bei welcher der durch das Band gebildete Umschlingungsbogen veränderlich ist - nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglich gelagerte Achse (8) mit einem Drehantrieb (19, 20) ausgestattet ist, welcher die Abstandserfassungseinrichtungen (12) selbsttätig in die durch die Mittelsenkrechte des Umschlingungsbogens festgelegte Richtung dreht.
7. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsänderungen mittels induktiv arbeitender Geber (12, 16) ermittelt werden.
8. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetlager (15) im Bereich der Stirnflächen (7"') der Einzelrollen (7) angeordnet sind.
9. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Achse (8) ein Ringmagnet (17) befestigt ist und diesem ein zweiteiliger Tragring gegenüberliegt, dessen Segmente (18) jeweils nur Bestandteil einer der benachbarten Einzelrollen (7) sind (Fig. 5).
10. Walze nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelrollen (7) auf ihrer Innenseite seitlich angeordnete Dauermagnetringe aufweisen, denen an der Achse (8) befestigte Dauermagnetringe gleicher Polarität mit Abstand gegenüberliegen, und daß die Einzelrollen im Bereich zwischen den einander zugeordneten Dauermagnetring-Paaren einen Vorsprung (7") in Richtung auf die Achse aufweisen, dessen Innenfläche (7t) die Bezugsfläche zur Ermittlung der Abstandsänderungen bildet.