DE2854290C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausmessen des Spalts zwischen den Arbeitswalzen eines Walzgerüsts nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 4.

Die Erfindung eignet sich besonders gut für die Verwen­ dung bei Walzgerüsten, die mit einer integrierten Dicken- und Walzenbiegungsregelung versehen sind. Eine solche An­ lage ist in der US-PS 40 54 043 beschrieben.

In Walzgerüsten zum Warm- oder Kaltwalzen von Blech oder Band hängt die Maßgenauigkeit des Produkts von der Genauig­ keit des Spalts zwischen den Arbeitswalzen ab. Die Dicke wird normalerweise mittels einer automatischen Dickenrege­ lungsvorrichtung geregelt, während die Querschnittsform durch gesonderte Regelungsvorrichtungen für die Walzenwöl­ bung geregelt wird, wobei eine Gegenbiegung der Arbeits­ walzen entgegengesetzt zu ihrer Auslenkung aufgrund der Walzkräfte am wirksamsten ist. Soweit das Wölben der Ar­ beitswalze betroffen ist, was es stets schwierig, fest­ zustellen, ob die Arbeitswalzen absolut flach sind, d. h. daß die Walzenwölbungen im Walzenspalt über die gesamte Breite des Walzenspalts und damit die Walzkräfte für jede Stelle der Walzgutbreite jeweils gleich sind, so daß das Produkt auch über seine Breite hinweg flach ist. Bei dün­ nem Band wird die Ebenheit visuell überwacht oder bei automatischen Einrichtungen hinter den Arbeitswalzen ge­ messen, worauf dann Korrekturen über die Walzenbiegezy­ linder durchgeführt werden. Beim Walzen von schweren Plat­ ten kann die Form nur festgestellt werden, nachdem der Enddurchgang erfolgt ist, und zwar durch Messen der Wölbung. In allen diesen Fällen handelt es sich um eine Messung, die nach bereits vollendeten Tatsachen erfolgt, und die Rück­ kopplung zur Regelungsvorrichtung führt oft zu einem Walzgut, das außerhalb der Toleranzgrenzen liegt und nicht verkauf­ bar ist.

Zur Dickenregelung wurden Kraftmeßzellen unterhalb der An­ stelleinrichtungen angeordnet. Die Null-Einstellung und die Niveauregulierung einer Dickenregelungsvorrichtung wird nor­ malerweise durch Gegeneinanderfahren der sich langsam drehen­ den Arbeitswalzen unter so großem Druck durchgeführt, daß alle die beeinflußten Gerüstkomponenten derart gedehnt oder komprimiert werden, daß von da an eine lineare Federcharak­ teristik vorliegt. Während dieses Vorgangs werden die Ar­ beits- und Stützwalzen aufgrund der Walzenbiegung, der Scher­ kräfte, die sich aufgrund der Schubspannungen senkrecht zur Walzenachse ergeben, und des Abflachens verformt. Diese Aus­ lenkungen mußten bisher während des Kalibrierungsvorgangs vernachlässigt werden. Erst nachdem das Produkt gewalzt wor­ den war, wurden die Formprobleme offensichtlich und konnten erst dann durch manuelle oder automatische Beeinflussung des Walzenbiegesystems korrigiert werden.

Eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art ist aus der GB-PS 8 86 238 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist die Befestigungs­ einrichtung zum Befestigen der Fühlerspitze als längsver­ schiebbar gelagerte Stange ausgebildet, deren Längsrichtung senkrecht zu den Achsen der Arbeitswalzen verläuft und deren Verschiebelager fest am Ständer des Walzgerüsts angebracht sind. Daher ist die Vorrichtung nach der GB-PS 8 86 238 nur dazu geeignet, den Spalt zwischen den Enden der Arbeitswal­ zen zu messen, also nur am Rande und nicht im mittleren Be­ reich der Arbeitswalzen, wie es an sich wünschenswert ist.

Denn die insgesamt vorhandene Verformung der Arbeitswalzen unter Belastung besteht aus Biegeauslenkungen und Scheraus­ lenkungen sowie aus einer Walzenabflachung. Diese Gesamtver­ formung ist über die Breite der Arbeitswalzen verschieden. Um nun beim Walzen vollständig flache Platten oder Bänder zu erhalten, ist es erforderlich, daß die Walzendrücke unter Belastung über die Breite der Arbeitswalzen gleich sind, weil die Ursache für die unterschiedliche Verformung der Arbeitswalzen an unterschiedlichen Stellen und damit für einen ungleichmäßigen Walzspalt in eben dieser Ungleichmäßig­ keit der Drücke zwischen den Arbeitswalzen während des Walz­ vorgangs, also unter Belastung, besteht.

Weiter ist die Vorrichtung nach der GB-PS 8 86 238 derart aufgebaut, daß die erwähnte Stange, an deren einem Ende die Fühlerspitze fest angebracht ist, mit ihrem anderen Ende an den einen Arm eines federbelasteten Kniehebels angekoppelt ist, dessen anderer Arm an eine als eigentliche Meßvorrich­ tung vorgesehene Membrandose angekoppelt ist. Der Träger der Membrandose, an dem der Kniehebel gelagert ist, ist an der den Arbeitswalzen abgewandten Seite des erwähnten Stän­ ders des Walzgerüsts, fest angeschraubt. Da nun die durch die Anstelleinrichtung erzeugten Kräfte, mit denen die Ar­ beitswalzen gegeneinander gedrückt werden, eine entsprechen­ de Dehnung der Ständer des Walzgerüsts bewirken, kommt es hierbei zu einer Verminderung des Querschnittsbereichs des Ständers, und zwar insbesondere gerade an der Stelle, an welcher der erwähnte Träger angebracht ist. Dieses "Einschnü­ ren" des Ständers hat zur Folge, daß dieser Träger und damit die Lagerung des Kniehebels nach den Arbeitswalzen zu bewegt wird, so daß dadurch die Meßwerte verfälscht werden bzw. die Genauigkeit der Messungen beeinträchtigt wird. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß diese Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit keineswegs unbedeutend ist, wenn man be­ denkt, daß beim Kaltwalzen von Metallbändern bereits ein Dickenfehler von einigen Hundertsteln bis einem Zehntel Millimeter nicht mehr tolerierbar ist.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Ausmessen des Spalts zwi­ schen den Arbeitswalzen eines Walzgerüsts so auszubilden, daß es möglich ist, den Walzspalt unter realen Belastungs­ bedingungen über die gesamte Breite der Arbeitswalzen hin­ weg einzustellen, also den Walzspalt sowohl im Hinblick auf die Dicke als auch auf die Formflachheit des zu erzielen­ den Walzprodukts zu kalibrieren.

Diese Aufgabe wird alternativ gelöst durch die kennzeich­ nenden Merkmale im Patentanspruch 1 und 4.

Auf diese Weise kann mit der Vorrichtung nach der Erfin­ dung der Spalt zwischen den Arbeitswalzen unter realen Belastungsbedingungen eingestellt werden, so daß sich aus­ gezeichnet maßhaltige Walzprodukte erzielen lassen.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den ab­ hängigen Patentansprüchen angegeben.

Eine weitere Vorrichtung zum Messen des Spaltes zwischen den Arbeitswalzen eines Walzgerüsts ist in der US-PS 36 46 686 beschrieben. Bei dieser sind auf beiden Seiten des Walzspalts je zwei Fühlrollen vorgesehen, die über eine Feder und eine durch den Walzspalt hindurch verlaufen­ de Stange miteinander verbunden sind. Die Größe des Walz­ spalts wird durch eine Abstandsmessung zwischen den beiden Paaren von Fühlrollen ermittelt, und zwar im vorliegenden Falle mit Hilfe eines Differentialtransformators.

Diese Vorrichtung ist zwar unabhängig von dem Walzgerüst­ ständer als dem Bezugsort für die Bewegung der Abstützungs­ spitzen. Infolge der durch den Walzspalt hindurchgehenden Verbindung ist es jedoch nicht möglich, die Größe des Walz­ spalts unter Belastung zu messen, insbesondere ist es über­ haupt nicht möglich, die Größe sehr kleiner Walzspalte zu messen.

In der Praxis sind für die Vorrichtung nach der US-PS 36 46 686 in die Walzen an deren Enden Schultern einge­ dreht, an denen die Meßfühler anliegen und durch die ein vergrößerter Walzspalt für den Durchgang der erwähnten Stange geschaffen wird. Dadurch läßt sich zwar erreichen, daß auch bei sehr engen Walzspalten deren Größe gemessen werden kann, aber nur am Ende der Arbeitswalzen, was, wie vorne dargelegt, völlig unzureichend ist, sowie unter In­ kaufnahme von speziellen Änderungen, die an den Arbeits­ walzen vorgenommen werden müssen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung im Prinzip dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen horizontalen Querschnitt durch ein Walzge­ rüst im Bereich zwischen den Arbeitswalzen des­ selben mit einer Vorrichtung nach der Erfindung, die in Meßposition und in Draufsicht dargestellt ist;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 2; und

Fig. 4 einen gegenüber der Fig. 1 vergrößerten Quer­ schnitt durch die Vorrichtung nach Fig. 1 längs deren Ebene VII-VII.

Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausmessen des Spalts zwischen den Arbeits­ walzen 118 und 119 eines Walzgerüsts wird durch ein Stän­ derfenster in Position gebracht. Auf dem antriebsseitigen Ständer 111 des Walzgerüsts ist ein Paar Arme 36 montiert, und zwar einer auf jeder Seite des Ständers. Diese Arme sind an entgegengesetzten Ende einer Welle 37 befestigt, die drehbar in Stützen 38 gelagert ist, welche ihrerseits am Ständer 111 befestigt sind, so daß die Arme 36 in den Stützen 38 verschwenkbar sind. Außerdem ist an der Welle 37 zwischen den Stützen 38 ein Paar Kurbelarme 39 be­ festigt, deren äußere Enden drehbar mit dem äußeren Ende einer Kolbenstange 40 eines hydraulischen Zylinders 41 ver­ bunden sind. Das andere Ende des Zylinders 41 ist mit einem Halter 42 am Ständer 111 befestigt, so daß der Zylinder 41 die Arme 36 auf die Arbeitswalzen 118 und 119 zu und von letzteren weg verschwenkt.

Die freien Enden der Arme 36 sind schwenkbar mit im wesent­ lichen U-förmigen Hohlteilen 44 verbunden, deren U-förmige Ausnehmung den Arbeitswalzen 118, 119 zugewandt ist. In diese Hohlteile 44 ist ein langgestreckter Tragbalken 45 eingesetzt, so daß der Tragbalken 45 im Hohlteil 44 paral­ lel zu den Arbeitswalzen 118, 119 und innerhalb des Fen­ sters des Ständers 111 gleiten kann. Der Tragbalken 45 er­ streckt sich nach außerhalb des Walzgerüsts auf die An­ triebsseite, und er ist an seinem äußeren Ende schwenkbar mit der Kolbenstange 61 eines hydraulischen Zylinders 62 verbunden, dessen äußeres Ende schwenkbar mit dem Arm 36 auf der Außenseite des Ständers 111 verbunden ist, so daß der Zylinder 62 den Tragbalken 45 von einer Position, in der sein inneres Ende an der innenseitigen Fläche des Ständers 111 anliegt, in eine Position verschiebt, in der sich sein inneres Ende der innenseitigen Fläche des ande­ ren Ständers 110 annähert. Die Kolbenstange 61 und der hydraulische Zylinder 62 bilden daher eine Verschiebeein­ richtung für das Verschieben des Tragbalkens 45 in dem Hohlteil 44.

Auf dem Tragbalken 45 sind ein oder mehrere Meßwertauf­ nehmer angeordnet. Nach der Darstellung der Fig. 1 und 2 weist der Tragbalken 45 drei solcher Meßwertaufnehmer 46, 47 und 48 auf. Der Meßwertaufnehmer 47 ist so angeordnet, daß er in der Längsmitte der Arbeitswalzen liegt, wenn der Tragbalken 45 vollständig zwischen die Ständer 110 und 111 eingefahren ist. Die Meßwertaufnehmer 46 und 48 sind so angeordnet, daß sie an den Enden der Arbeitswal­ zen positioniert sind. Statt dessen kann man auch nur einen Meßwertaufnehmer verwenden und ihn mittels des Zylinders 62 an aufeinanderfolgenden Orten in der Längsrichtung der Arbeitswalzen 118, 119 positionieren.

Der Aufbau eines Meßwertaufnehmers ist in Fig. 4 gezeigt. Ein zylindrisches Gehäuse 50 ist an dem Tragbalken 45 be­ festigt und erstreckt sich von diesem nach den Arbeitswal­ zen 118, 119 zu. In dem Gehäuse 50 ist ein Hohlzylinder 51, der sich vom Gehäuse 50 her nach den Arbeitswalzen 118, 119 zu erstreckt und zwischen seinen Enden eine innere Schul­ ter hat. Ein lineares Wandlerelement 53 ist innerhalb des Hohlzylinders 51 in der Nähe von dessen Basis befestigt. Die elektrischen Leitungen vom Wandlerelement 53 sind durch ein Kabel nach außen geführt. Ein Kolben 54 sitzt verschieb­ bar innerhalb des Hohlzylinders 51 und erstreckt sich über das offene Ende des letzteren hinaus, und dieser Kolben 54 wird durch eine Schraubenfeder 55 nach auswärts gedrückt, die sich ihrerseits an der Innenseite des Kolbens 54 und an der Schulter 52 abstützt. Eine Stange 56 ist in das in­ nere Ende des Kolbens 54 eingeschraubt, und diese Stange 56 geht durch die Schraubenfeder 55 hindurch und liegt am beweglichen Element des Wandlerelements 53 an. Der Kolben 54 wird mittels einer Kappe 57, die über das obere Ende des Gehäuses 50 paßt, aber auch die der Kolben 54 hindurch­ geht, in Fluchtung mit dem Gehäuse 50 gehalten. Das äußere Ende des Kolbens 54, das auf einen geringeren Durchmesser verjüngt ist, hält eine sphärische Fühlerspitze 59. Außer­ dem sind sphärische Abstützungsspitzen 60 an dem Tragbal­ ken 45 oberhalb und unterhalb der Fühlerspitze 59 befestigt, so daß sie in stützenden Kontakt mit der oberen und unteren Arbeitswalze 118 und 119 treten.

Die Meßvorrichtung ist beim Walzen aus dem Zwischenraum zwischen den Ständern 110 und 111 durch das Fenster im Ständer 111 mittels des hydraulischen Zylinders 62 heraus­ gezogen. Die Arme 36 werden angehoben, um den Tragbalken 45 und dessen zugeordnete Meßwertaufnehmer auf dem Spalt der Arbeitswalzen 118, 119 mittels des Zylinders 41 zurückzu­ ziehen. Wenn die Vorrichtung benutzt werden soll, wird der Zylinder 62 betätigt, so daß er den Tragbalken 45 durch das Fenster im Ständer 111 in den Raum zwischen diesen Ständer 111 und den Ständer 110 bewegt. Wenn der Tragbalken 45 drei Meßwertaufnehmer 46, 47 und 48 trägt, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, dann wird der Tragbalken 45 in seine extreme Position bewegt, in welcher der mittlere Meßwertaufnehmer 47 in der Längsmitte der Arbeitswalzen 118, 119 angeordnet ist. Dann wird der Zylinder 41 betätigt, so daß er die Meß­ wertaufnehmer in den Walzspalt bewegt. Die Schraubenfeder 55 hält den Kolben 54 in seiner äußersten Position, und die von ihm getragene Fühlerspitze 59 gelangt in Kontakt mit den Walzen, bevor die Abstützungsspitzen 60 in Kontakt mit den Arbeitswalzen 118 und 119 kommen. Der Kolben 54 wird infolgedessen gegen die Kraft der Schraubenfeder 55 zurück­ gedrückt, bis die Abstützungsspitzen 60 in Kontakt mit den Arbeitswalzen 118, 119 kommen. Die Bewegung des Kolbens 54 betätigt das Wandlerelement 53 und erzeugt ein Signal.

Die Vorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel, wie sie vor­ stehend beschrieben worden ist, kann in einer Dicken- und Walzenbiegungsregelung der Art verwendet werden, wie sie in der DE-OS 28 54 290 anhand der dortigen Figuren 8 und 9 beschrieben ist, indem die dort dargestellte Vorrichtung zum Ausmessen des Spalts zwischen den Arbeitswalzen in funktionsgerechter Weise durch die hier beschriebene Vor­ richtung ersetzt wird.

Die Ausgangssignale der Meßwertaufnehmer können für das Justieren von Regelungsvorrichtungen verwendet werden, beispielsweise können sie in automatische Dicken- und Durchbiegungssteuerschaltungen eingegeben werden, um die­ se Schaltungen zu kalibrieren.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Ausmessen des Spalts zwischen den Ar­ beitswalzen eines Walzgerüsts mit einer Meßvorrichtung zum Umformen der Spaltweite in ein Meßsignal und mit einer Befe­ stigungseinrichtung zum Befestigen der Meßvorrichtung, die eine federbelastete Fühlerspitze aufweist, die die Arbeits­ walzen in einem Abstand von deren Kontaktlinie berührt, da­ durch gekennzeichnet, daß die Befestigungs­ einrichtung als Tragbalken (45) ausgebildet ist und in den Raum zwischen den Arbeitswalzen (118, 119) einfügbar ist und die sich an den Arbeitswalzen (118, 119) mit je einer die Ar­ beitswalzen (118, 119) in einem Abstand von deren Kontakt­ linie berührenden Abstützungsspitze (60) oberhalb und unter­ halb der Walzebene abstützt, daß die Meßvorrichtung eine Vielzahl von Meßwertaufnehmern (46, 47, 48) aufweist, die auf dem Tragbalken (45) in einer geraden Linie längs den Arbeits­ walzen (118, 119) angeordnet sind, und daß die Fühlerspitze (59) jedes Meßwertaufnehmers (46, 47, 48) zwischen den beiden Abstützungsspitzen (60) angeordnet ist, derart, daß der Abstand der Fühlerspitze (59) von der Kontaktlinie kleiner ist als der Abstand der Abstützungs­ spitzen (60) von der Kontaktlinie.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Meßwertaufnehmer (47) mittig in Längsrichtung der Arbeitswalzen (118, 119) und wenigstens je ein Meßwertaufnehmer (46, 48) auf jeder Seite des mittigen Meßwertaufnehmers (47) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Tragbalken (45) als lang­ gestrecktes Rahmenteil ausgebildet ist, das in einem Hohlteil (44) entlang der Arbeitswalzen (118, 119) verschiebbar ist, und daß eine Verschiebeeinrichtung (61, 62) zum Verschieben des Tragbalkens (45) gegenüber dem Hohlteil (44) vorgesehen ist, sowie eine Positionierungseinrichtung (36, 39, 41) zum Be­ wegen des Hohlteils (44) innerhalb eines Ständerfensters des Walzgerüsts, durch das der Tragbalken (45) in den Spalt zwi­ schen den Arbeitswalzen (118, 119) eingeführt wird, nach dem Walzenspalt hin und von demselben weg.

4. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Befestigungs­ einrichtung als Tragbalken (45) ausgebildet ist und in den Raum zwischen den Arbeitswalzen (118, 119) einfügbar ist und die sich an den Arbeitswalzen (118, 119) mit je einer die Ar­ beitswalzen (118, 119) in einem Abstand von deren Kontaktlinie berührenden Abstützungsspitze (60) oberhalb und unterhalb der Walzebene abstützt, daß die Meßvorrichtung einen Meß­ wertaufnehmer aufweist, der auf dem Tragbalken (45) angeord­ net ist, daß die Fühlerspitze (59) des Meßwertaufnehmers zwi­ schen den beiden Abstützungsspitzen (60) angeordnet ist, derart, daß der Abstand der Fühlerspitze (59) von der Kontaktlinie kleiner ist als der Abstand der Abstützungsspitzen (60) von der Kontaktlinie, und daß der Meßwertaufnehmer durch eine Verschiebeeinrichtung mit dem Tragbalken (45) längs der Arbeitswalzen (118, 119) verschieb­ bar ist.