DE3101115C2 - Durchbiegungseinstellwalze mit Steueranordnung - Google Patents

Abstract

Bei der Durchbiegungseinstellwalze wird eine gruppenweise Steuerung der Stützelemente derart vorgenommen, daß zu den jeweils gemeinsam gesteuerten Gruppen (auch) in Axialrichtung nichtbenachbarte und/oder in Gegenrichtung wirkende Stützquellen zugeordnet sind, wodurch sich im Produktprofil die Abweichungen vom Mittelwert verringern lassen, ohne daß der Aufwand bei der Anzahl oder dem Aufbau der Stützquellen oder ihrer Steuerungen erhöht zu werden braucht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchbiegungseinstellwalze mit einer Steueranordnung der Gattung, die die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale umfaßt Dieser Stand der Technik ist beispielsweise durch die DE-AS 28 47 029 belegt Bei der bekannten Walze sind über die Walzenlänge mehrere Zonen vorgesehen, die auf jeweils einer Gruppe von gemeinsam gesteuerten Stützelementen abgestützt sind. Dadurch kann die Preßkraft zum Gegenelement bzw. die Spaltweite innerhalb der einzelnen Zonen individuell verändert werden.

Das Verhalten einer solchen zonengesteuerten Walze ist in der Zeitschrift »Das Papier«, Heft 4, S. 125 ff, 1980, theoretisch untersucht worden, und zwar für eine in der Praxis allerdings nicht verwendete dreizonige Walze. Der Autor erläutert die Ursachen für die in der Praxis auftretenden Abweichungen der Spaltweite von einem vorgegebenen mittleren Wert; das Walzprofil behält seine Form auch bei einer abweichenden Einstellung der mittleren Linienkraft, während sich die Größe der Abweichungen jedoch verändert. Die erwähnte Profilform weist dabei in charakteristischer Weise »Nulldurchgänge« der Spaltweitenabweichung auf, so daß das Profil die bekannte M- oder W-Form annimmt, wobei vier Nulldurchgänge vorliegen.

Vermehrt man die Zahl der nebeneinanderliegenden gesteuerten Zonen, läßt sich entsprechend auch die Zahl der Nulldurchgänge vermehren, womit eine Verringerung der Spaltweitenabweichung vom eingestellten Mittelwert verbunden ist. Es versteht sich aber, daß eine Vermehrung der individuell steuerbaren Zonen auch den Bauaufwand vergrößert, da zu jeder Gruppe gemeinsam gesteuerter Stützelemente ein eigenes Stellglied gehört; im Falle einer Einstellwalze mit hydrostatischen Stützlagern ist dies ein Drucksteuerventil mit eigener Zuleitung, Diese Zuleitungen sind im Joch unterzubringen, was bei Vermehrung ihrer Anzahl auch zu räumlichen Problemen führen kann,

Aufgabe der Erfindung ist es, die Durchbiegungseinstellwalze mit ihrer Steueranordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß bei gleicher Anzahl von gemeinsam gesteuerten Stützelementgruppen das Produktprofil gleichwohl verbessert, d. h. mehr »eingeebnet« werden kann.

ίο Die erfindungsgemäß vorgesehene Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 definiert Demnach wird für mindestens eine Gruppe vcn Stützelementen von dem Prinzip abgegangen, daß imuier benachbarte Stützelement gemeinsam gesteuert

! 5 werden; es wird vielmehr eine Zuordnung der einzelnen Stützelemente zu einer gemeinsam gesteuerten Gruppe derart vorgenommen, daß sich geringe Spaltweitenabweichungen ergeben, wobei sich das Optimum rechnerisch oder experimentell ermitteln läßt

Der Begriff »benachbart« im Patentanspruch 1 bezieht sich auf die in Walzspaltrichtung wirkenden Stützelemente. Sind, wie bei der Anordnung gemäß DE-OS 23 25 721, neben den Stützelementen zusätzlich Gegenstützelemente vorhanden, deren Kraftrichtung der der Stützelemente entgegengerichtet is!, so besteht beispielsweise die Möglichkeit, ein oder zwei randseitige Gegenstützelemente und ein oder zwei unmittelbar folgende — d. h. in Achsrichtung der Walze tatsächlich »benachbarte« — Stützelemente zu einer gemeinsamen

jo Gruppe zusammenzufassen und mit demselben Steuersignal zu beaufschlagen. Da hier aber nicht dieselbe Wirkungsrichtung gegeben ist, sind diese dann ebenfalls »nichtbenachbart« im Sinne des Patentanspruchs 1.
Auch der Begriff »Stützelement« bedarf der Erläute-

Ji rung. Es ist für die Erfindung unwesentlich, ob es sich bei dem Stützelement um hydrostatische Stützlager handelt, wie es in den genannten Veröffentlichungen der Fall ist. oder ob beispielsweise elcktrom jgnetische oder mechanische Kraftquellen verwendet werden. Ebenso ist es denkbar, die Erfindung bei Durchbiegungseinstellwalzen anzuwenden, bei denen ein Sektor des Walzenmantels insgesamt oder teilweise in seiner Länge unter dem Druck eines Druckmediums steht und über die Jochlänge verteilt steuerbare Druckminderelemente, also eigentlich »Kraftsenken«, vorgesehen sind.

Auch solche Kraftsenken können gemäß der Erfindung in gemeinsam gesteuerte Gruppen zusammengefaßt werden.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird die

5n Erfindung nachstehend im einzelnen erläutert

Fig. 1 zeigt weitgehend schematisiert eine Walzenanordnung mit einer Steueranordnung nach dem Stand der Technik.

F i g. 2 stellt schematisch die Zuordnung der einzelnen Stützelemente zu den jeweils gemeinsam gesteuerten Gruppen bei derselben Walzenanordnung, jedoch gemäß der Erfindung abgewandelt dar.

Fig.3 zeigt in ähnlicher Darstellung wie Fig.2 die Gruppenzuordnung nach dem Stand der Technik bei

w> einer fiktiven Walzenanordnung.

Fig.4 zeigt die Gruppenzuordnung gemäß der Erfindung für die entsprechende Walzenkonfiguration wie F i g. 3, und
Fig.5 stellt schaubildlich die Produktprofile dar, die

b'> sich für die Steuerung gemäß F i g. 3 bzw. gemäß F i g. 4 ergäben.

Das Walzensystem nach F i g. I umfaßt eine in Lagern 10 gelagerte zylindrische Gegenwalze 12, die mit dem

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Walzenmantel 14 einer Durchbiegungseinstellwalze einen Walzspalt 16 bildet. Der Walzenmantel 14 ist mittels Kulissenführungen 18 vertikal freibeweglich geführt und stützt sich auf einem joch 20 mittels Stützelementen 22 ab. Nahe den Enden des Walzenmantels sind zusätzlich zu den Stützelementen noch Gegenstützelemente 24 vorgesehen, — Das Walzsystem ist in einer Position gezeichnet, bei der die Stützquellen/Gegenstützquellen gerade die für die Kompensation des Eigengewichts von Walzenmantel 14 und Gegenwalze 12 erforderlichen Kräfte aufbringen, d.h. Gegenwalze 12 und Walzenmantel 14 erfahren keine wesentliche Verformung.

Die Stützelemente sind hier hydrostatische Stützlager, die eine dem Druck des Hydraulikmediums proportionale Stützkraft entwickeln. Medium unter einem einstellbaren Druck wird den Stützelementen und Gegenstützelementen über Zuleitungen 26 zugeführt, die hier nur angedeutet sind.

Von den achtzehn Stützelemenien sind die beiden äußersten an beiden Enden zu je einer gemeinsam gesteuerten (d. h. mit demselben Mediumdruck beaufschlagten) Gruppe zusammengefaßt (»Randzone«). Die an beiden Seiten folgenden je drei Stützelemente bilden gemeinsam gesteuerte »Zwischenzonen«, und die acht mittleren Stützelemente eine »Mittenzone«. Schließlich ist noch jedes Paar von benachbarten Gegenstützquellen zu je einer Gruppe zusammengefaßt.

Eine Zuordnung der Stützquellen und Gegenstützquellen zu den gemeinsam gesteuerten Gruppen nach dem Vorschlag der Erfindung ist in analoger Weise πι F i g. 2 dargestellt. Man erkennt, daß die gleiche Anzahl von Steuereinheiten — nämlich insgesamt sieben — verwendet wird, jedoch einige Gruppen nunmehr auch nichtbenachbarte Stützquellen bzw. Gegenstützquellen umfassen. Es versteht sich, daß eine Neuberechnung der jeweils erforderlichen Drücke und Steuerfunktionen in Abhängigkeit von dem Linienkraftverlauf vorzunehmen ist, was veh aber für den Fachmann anhand von bekannten Berechnungsmethoden leicht durchführen läßt.

Man erkennt, daß bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Individuaisteuerung der einzelnen Gruppen durch den Maschinenführer zwar nach wie vor möglich sein wird, daß sich aber keine eindeutig zuzuordnende Auswirkung auf endsprechende Zonen in der Breite des Walzguts mehr ergeben wird. Dieser Anwendungsfall wird also hauptsächlich in solchen Fällen in Erwägung zu i'iehen sein, bei denen ein solches »Korrekturpotential« nicht notwendig ist.

Die Erfindung läßt sich jedoch auch mit Vorteil anwenden, wenn die .Zonenbeeinflussung beibehalten werden soll. In diesem Fall wird sich die Anwendung der Neuzuordnung auf die gemeinsame Steuerung jeweils in einer Breitenzome liegender Stützquellen und Gegenstützqufcllen beschränken. An einem extrem einfachen Beispiel soll dies verdeutlicht werden.

F i g. 3 stellt nur noch die durch T-Symbole repräsentierten Stützquellen und durch umgekehrte T-Symbo|e repräsentierten Gegenstützquellen einer Durchbie gungseinstellwalze mit drei Zonen dar, bei der in beiden Randbereichen je zwei Gegenstützquellen zur ersten bzw. dritten Zone zusammengefaßt sind, während

ίο achtzehn Stützquellen die gemeinsam gesteuerte Mittenzone definieren. Dies ist durch die Drunkzuleitungen RZ1, AiZund RZ2 symbolisiert Die Drücke sind in Bruchteilen eines Maximaldrucks P angegeben, um eine vorgegebene mittlere Linienkraft bzw. eine vorgegebe-ί ne Walzspaltbreite zu erreichen.

F i g. 4 stellt eine erfindungsgemäß gegenüber F i g. 3 abgewandelte Ausführungsform dar, die gleichen Bauaufwand erfordert, abgesehen davon, daß jeweils die beiden äußersten Stützquellen mit Ψ;η Gegenstützquel-Ien zu einer gemeinsamen Randzocie zusammengefaßt und entweder gemeinsam oder in dem Sinne gesteuert werden, daß innerhalb einer gemeinsam gesteuerten Gruppe mindestens ein oder mehrere Stützelemente sich in ihrer Kraftwirkung um eine Konstante oder der Stützkraft proportionalen Differenzkraft unterscheiden. Die nun nicht mehr benachbarten (im Sinne der eingangs gegebenen Definition) Stützquellen, nämlich einerseits die beiden Gegenstützquellen und die beiden äußersten Stützquellen in beiden Randzonen sind gleichwohl an die gemeinsamen Druckzuleitungen RZ1 bzw. RZ 2 angeschlossen. Um denselben Preßdruck bzw. Walzenspalt wie für F i g. 3 zu erreichen, sind die angegebenen Drücke aufzuschalten, die natürlich von den Daten nach F i g. 3 abweichen; es versteht sich, daß

r> im übrigen gleiche Verhältnisse vorausgesetzt werden.

F i g. 5 zeigt den Produktprofilverlauf für die beiden

Ausführungsformen nach Fig.3 bzw. Fig.4. Man erkennt, daß die Abweichungen von der mittleren Produktdicke bei F i g. 4 wesentlich kleiner sind als bei

■tn Fig. 3, größenordnungsmäßig ist die erfindungsgemäße Ausführungsform um den Faktor 2 günstiger. Man kann leicht zeigen, daß Für andere vorgegebene Liniendrücke die Verbesserung erhalten bleibt, also nicht etwa auf eine bestimmte Linienkraft oder einen begrenzten

4") Bereich derselben beschränkt wäre.

Es ist ferner anzumerken, daß — wie eingangs gesagt — derartige Dret-Zonen-Walzen in der Praxis niöht vorkommen; dieses Beispiel wurde nur zur Erläuterung herangezogen. Es läßt sich aber leicht nachweisen, daß

■«» auch bei fünf- oder mehrzonigen Walzen bereits die Umgruppierung im Randbereich eine Verbesserung Jer Produktgüte ohne erhöhten Bauaufwand und unter Beibehaltung der Zonensteuerbarkeit ermöglichen wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

31 Ol 115 Patentansprüche:

1. Durchbiegungseinstellwalze mit einem Walzenmantel, der auf einem Joch durch hinsichtlich ihrer Stützkraft steuerbare und in Richtung der Walzenachse verteilt angeordnete Stützelemente in einer oder mehreren Wirkrichtungsebenen abgestützt ist, und mit einer Steueranordnung zum Einstellen der Stützkraft der Stützelemente, wobei die Steueranordnung für jeweils eine Gruppe von Stützelementen ein gemeinsames Steuersignal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine gemeinsam gesteuerte Gruppe auch nicht-benachbarte Stützelemente umfaßt

2. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 1, bei der zusätzlich zu den Stützelementen in Walzenachsrichtung verteilt angeordnete Gegenstützelemente vorgesehen sind, die sich auf dem Joch abstützen und «Jen Walzenmantel mit den Kräften der SiOtzeiemenie entgegengerichteten Kräften beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet daß eine gsmeinsam gesteuerte Gruppe von Stützelementen mindestens ein Stützelement und mindestens ein Gegenstützelement umfaßt

3. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die gemeinsam gesteuerte Gruppe von mindestens einem Stützelement und einem Gegenstützelement nur im Randbereich des Walzenmantels vorgesehen ist