DE2302472A1

DE2302472A1 - Verfahren und vorrichtung zum ueberwachen und regeln der bandspannung

Info

Publication number: DE2302472A1
Application number: DE2302472A
Authority: DE
Inventors: Charles Storer Shumaker
Original assignee: Wean United Inc
Current assignee: Wean United Inc
Priority date: 1972-01-21
Filing date: 1973-01-19
Publication date: 1973-07-26
Also published as: GB1408573A; JPS5232036B2; US3788534A; NL7300753A; IT988103B; FR2168434A1; JPS4883059A; ES410809A1; CA994454A; AU5134773A; FR2168434B1; BE794186A

Description

PATENTANWÄLTE F.W . H EM M E R IC H · G ^c. R D Vl ü L >.E fi · D . G H OS3E ^{22 2}95

- bh -

10.1.1973 -El-

Wean-United Inc., Pittsburgh, Penna. 15 222/USA

Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen und Regeln der Ba nispannung

Gegenstand dieser Erfindung sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen und Regeln der Spannung oder Zugspannung bei einem Band, das sich zwischen zwei Walzgerüsten bewegt. Eine Kolben-Zylinder-Konstruktion oder ein Hydraulikzylinder, mit dem eine Bandandruckrolle verbunden ist, ist derart angeordnet, daß er das durchlaufende Band aus der direkten Walzlinie herausdrücken kann. Der zum Hydraulikzylinder gehörenden Rolle gegenüber ist eine zweite Rolle angeordnet, die das durchlaufende Band berührt. Dieser zweiten Rolle ist zum Messen der Spannung im durchlaufenden Band eine Lastmeßvorrichtung oder Druckmeßvorrichtung zugeordnet. Ein Signal, das der im Band gemessenen Spannung entspricht, wird in einem Steuerungs-und Regelungssystem mit der für das Band gewünschten Sollspannung verglichen, wobei von dem vorerwähnten Steuerungs-und Regelungssystem die Arbeitsweise der vorerwähnten Kolben-Zylinder-Konstruktion oder des vorerwähnten Hydraulikzylinders jeder Unterschied zwischen den beiden Signalen rückgängig gemacht wird, d.h. es wird ein Nullabgleich herbeigeführt .

W_as die Vorrichtung zur Überwachung der Bandspannung oder des Bandzuges in Wälzwerken betrifft, so gibt es im wesentlichen zwei unterschiedliche Ausfülirungsformen. Eine dieser Ausführungen, die ganz besonders in Tandemkaltwalzwerken oder Tandemkai twalzgerüsten verwendet wird, arbeitet mit einer festen Spannrollenvorrichtung, bei denen das Band durch mehr oder weniger feste Spannrollen, die als Spannungsmesser arbeiten, geführt wird. Bei dieser Vorrichtung wurde die Spannung oder der Zug des Bandes durch die Spannungsmesserrollen gemessen.

309830/0513

¥ar die Bandspannung oder der Bandzug im Vergleich mit einer als Sollwert gewünschten Bandspannung oder einem als Sollwert gewünschten Bandzug zu groß oder zu klein, dann wurde die Spannung oder der Zug des durchlaufenden Bandes dadurch geregelt, daß die Walzgeschwindigkeit von einem oder sogar von beiden Walzgerüsten geändert wurde. Der Haupteinwand gegen dieses System war die Trägheit oder die Langsamkeit in der Herbeiführung der gewünschten Bandspannung oder des gewünschten Bandzuges, die darin begründet war, daß die Realisierung der gewünschten Änderung von der Zeit abhing, die zur Verzögerung oder zur Beschleunigung der großen Massen erforderlich war, beispielsweise der großen Massen, die die Motoren, die Antriebssysteme, die Spindeln und die Walzen der Walzgerüste und Walzwerke darstellten.

Die zweite Ausführungsform, die manchmal auch als die Vorrichtung mit loser Spannrolle bezeichnet wird, wurde in der Hauptsache bei den Fertiggerüsten oder Endgerüsten von kontinuierlichen Warmbandstraßen verwendet. Zu dieser zweiten Ausführungsform gehörte eine schwingbare Spannrolle, die das Band berührte und aus der Walzlinie des Walzgerüstes herausführte. Die Bewegung dieser Rolle wurde für gewöhnlich durch eine Kolben-Eylinder-Konstruktion oder einen Hydraulikzylinder veranlaßt. Bei dieser Ausführung wurde der Bandzug oder die Bandspannung zur Erzielung der bereits erwähnten Zwecke in der Hauptsache dadurch bewerkstelligt, daß der Druck im Hydraulikzylinder,d.h. in der Kolben -Zylinder-Konstruktion,verändert wird, wenn manchmal auch loch die Walzgeschwindigkeit bei einander benachbarten Walzgerüsten geändert wurde.

Wenn die zweite Ausführung gegenüber dem ersten Bandspannungsregelungssystem oder Bandzugsregelungssystem viel schneller arbeitete, so hatte sich doch den Nachteil, daß sie nicht so genau arbeitete, wie dies für einige Walzvorgänge verlangt wurde.

309830/0513

dieser Erfindung ist nun die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, die die Nachteile der vorerwähnten früheren Vorrichtungen nicht mehr eignet und für die Verwendung in Warmbandwalzwerken und in Kaltwalzwerken geeignet ist« Zu diesem Verfahren oder dieser Anlage gehören: eine Vorrichtung, die die Spannung oder den Zug im Band zu messen hat; eine Vorrichtung, die die gemessene Bandspannung oder den gemessenen Bandzug mit einem gewünschten Bandspannungssollwert oder einem gewünschten BandzugsSollwert zu vergleichen hat; eine Vorrichtung, die die von der Bandandruckvorrichtung auf das Band zu übertragende Kraft zu verändern hat und damit die Abweichung zwischen der gemessenen Bandzug und dem Bandspannungssoliwert oder den Bandzugssollwert rückgängig macht, beispielsweise auf Null zurückführt·

Ziel dieser Erfindung ist insbesondere aber die Schaffung einer •ehr genauen Vorrichtung zum Messen der Bandspannung oder des Bandzuges bei einem Band, das zwischen zwei Walzgerüsten geführt wird« Zu dieser Vorrichtung gehören: eine Rolle, der eine Lastmeßvorrichtung oder Durckmeßvorrichtung zugeordnet ist; eine Vorrichtung, die die gemessene Bandspannung oder den gemessenen Bandzug mit einem gewünschten Bandspannungssollwert oder einem gewünschten Bandzugssollwert vergleicht und dann ein Signal erzeugt, das in der Kolben-Zylinder-Konstruktion odor im Hydraulikzylinder eine Druckänderung veranlaßt, so daß von diesem Hydraulikzylinder ±m Hinblick auf die Meßrolle eine Andruckrolle mit dem Band derart in Kontakt gebracht wird, daß die Bandspannung oder der Bandzug sich so verändert, daß die Abweichung auf den Sollwert zurückgeführt wird.

Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung einer Längenüberwachung des sich zwischen zwei Walzgerüsten erstreckenden

309830/0513

Bandes vermittels einer nichtlinearen Regelungsvorrichtung, die der Andruckrolle zugeordnet ist und eine Änderung in der Falzgeschwindigkeit herbeiführt, um die Andruckrolle im gewünschten Arbeitsbereich zu halten.

309830/0B13

Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausfünrungsbeispiele) näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:-

Fig. 1 Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung in einer zum Teil im Schnitt wiedergegebenen Seitenansicht.

Fig. 2 Ein Kennliniendiagramtn eines nicht linearen Potentiometers, das ein Teil dieser Erfindung ist«

Figo 1 zeigt skizzenhaft die beiden nebeneinander oder hintereinander angeordneten Walzgerüste 11 und 12 eine Kaltwalz-Tandemwalzwerkes zur Dickenreduzierung von Stahlband aus weichem Kohlenstoffstahl oder aus niedriggekohltem Stahl. Das Stahlband, das in Richtung des Pfeiles 13 durch die Walzgerüste geführt wird, wird zwischen dem Walzgerüsten einer Zugspannung unterworfen» In Konstruktion und Ausführung, desgleichen aber auch in der Arbeitsweise, entsprechen die Walzgerüste der bereits bekannten Praxis. In Fig. 1 wird jeweils nur ein Walzenständer I^ und 15 der Walzgerüste wiedergegeben. Dargestellt sind aber auch die entsprechenden Arbeitswalzen 16 und 17 sowie die entsprechenden Stützwalzen 18 und 19.

Eine Bandspannungsmeßvorrichtung oder eine Bandzugmeßvorrichtung 22 ist in der üblichen Weise zwischen den Walzenständern lh und 15 der einander benachbarten Walzgerüste angeordnet. Von dieser Vorrichtung 22 wird einmal das voreileride Ende des Bandes zwischen· den Walzgerüsten gehalten, von dieser Vorrichtung 22 wird darüber hinaus nach Beginn des Walzvorganges aber auch die von den unterschiedlichen Walzgeschwindigkeiten der Walzgerüste auf das Band übertragene Zugspannung gemessen, gesteuert und geregelt. Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung wird entsprechend der Durchführung dieser Erfindung

3Ö983Ö/Ö513

nachstehend beschrieben werden«

Zum Walzgerüst 11 gehört ein Schwenkarm 2h_t in dessen äußerem Ende eine Andruckrolle 25 drehbar gelagert ist» Dieser Schwenkarm Zk ist über eine Welle 23 schwenkbar mit dem Walzenständer 1^4- verbunden. In der Mitte zwischen den beiden Enden des Schwenkarmes 2h und unter dem Stahlband ist ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder oder eine doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Konstruktion26 mit dem vorerwähnten Schwenkarm verbunden, wobei der Hydraulikzylinder selber vom Walzenständer ih in schwenkbarer Weise gehalten wird. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, wird der Schwenkarm 24, wird insbesondere aber die Andruckrolle 25» aus einer im wesentlichen horizontalen Position im Uhrseigersinne oder nach rechts in eine im wesentlichen vertikale Position geschwenkt, in der die Rolle 25 derart konstruiert und ausgelegt ist, daß sie an der Unterseite des Bandes anliegt_o

Auf der gleichen Seite des Bandes, auf der die Andruckrolle 25 sich befindet, ist auch noch eine zweite Rolle 29 angeordnet, die so konstruiert ist, daß sie das Band berühren kann» Diese Rolle 29 ist drehbar auf das Ende eines Hebels 30 aufgesetzt, der vermittels einer Welle 31 im Walzenständer Ik drehbar gelagert ist. Zum Hebel 30 gehört eine ebene Fläche 33, die die obere Fläche einer elektrischen Kraftmeßdose oder Druckmeßdöse Jk berührt, die zum genauen Messen der vom Band auf die Rolle 29 nach unten gerichteten Kraft vorgesehen ist. Als Druckmeßdose oder Lastmeßdose kann irgendeine für den Einsatz in Walzwerken geeignete und bekannte Ausführung Verwendung finden_eGegenüber den Rollen 25 und 29 ist auf der anderen Seite des Bandes direkt über den Wellen 23 und 31 eine sich frei drehende dritte Rolle 37 angeordnet. Diese Rolle 37 kann über ein Verbindungsglied^Jxm Hinblick auf das Band vertikal verstellt werden.

30983Q/0513

10,1.1973

Neben dem zum Walzgerüst 12 gehörenden Walzenständer 15 befindet sich eine vierte Rolle kO, die normalerweise über dem Band etwas höher als die Arbeitsposition der Rolle 37 angeordnet ist ο Diese Rolle 40 kann sich in einem Gehäuse Hl₁ das vermittels einer Kolben-Zylinder-Konstruktion oder eines Hydraulikzylinders k2 in Vertikalrichtung verstellt werden kann, frei drehen. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, sind die Rollen 25» 29» 37 und 40 in ihrer Zuordnung derart abgestimmt, daß das Band zwangsläufig immer im Kontakt mit der Bandspannungsmeßrolle oder der Zugspannungsmeßrolle 29 gehalten wird. Bei den Rollen hh, die zwischen der Arbeitswalze 17 des Walzgerüstes 12 und der Rolle 25 angeordnet sind, handelt es sich um zwei von mehreren Rollen, die das vom Walzgerüst 11 zum Walzgerüst 12 laufende Band zu halten haben.

Die Kolben-Zylinder-Konstruktion oder der Hydraulikzylinder 26, die Lastmeßdose oder Druckmeßdose Jh und der Motor oder die Motoren für das Walzgerüst 11 sind über ein elektrisches Steuerungs-und Regelungssystem derart miteinander verbunden, daß beim Band, das zwischen den Walzgerüsten 11 und 12 durchläuft, die mechanische Spannung oder I :r Bandzug in sehr genauer Weise überwacht, gesteuert und geregelt werden kann. Zum Steuerungs und Regelungssystem gehört ein Vergleichsverstärker oder Komparator hk in einer wohlbekannten Ausführung, der über die Leitung ^5 ein elektrisches Signal aufgeschaltet erhält, das dem Sollwert für die mechanische Spannung oder für den Bandzug des zwischen den Walzgerüsten durchlaufenden Bandes entspricht. Der' Bandspannungssollwert oder der Zugspannungssollwertt wird im Verstärker kk mit einem Signal verglichen, das dem Verstärker kk über eine Leitung k6 von der Druckmeßdose 3k aus aufgeschaltet wird und der tatsächlich vorhandenen Bandspannung entspricht,

309830/0513

10.1.1973

so wie diese durch die Kraft, die vom Band aus auf die Rolle 29 einwirkt, bestimmt wird. Über eine Leitung 48 wird vo.m Verstärker 44 ein Servoventil 49, das dem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder 26 zugeordnet ist, angesteuert und in Betrieb genommen, wobei Ausmaß und Richtung der Bewegung des doppeltwirkenden Hydraulikzylinders oder der doppeltwirkenden Kolben-Zylinder-Konstruktion 26 von der Differenz aus den beiden Signalen bestimmt wird, die dem Verstärker 44 aufgeschaltet werden. Sollte zwischen den Signalen für den Bandspannungssollwert oder für den Bandzugssollwert und für den Bandspannungsistwert oder den Bandzugistwert eine Abweichung gegeben sein, dann wird die Kolben-Zylinder-Konstruktion oder .der Hydraulikzylinder 26 derart angesteuert und in Betrieb genommen, daß die Abweichung auf den Sollwert, beispielsweise auf den Wert Null, zurückgeführt wird.

Zum Bandspannungsregelungssystem oder zum Bandzugregelungssystem gehört auch ein nichtlineares Potentiometer 51» das mit der Welle 23 der Andrackrolleneinheit in Verbindung steht. Dieses Potentiometer 51 ist über eine Leitung 52 mit einem Gewindigkeitsregelungssystem verbunden, das die Drehzahl der Motoren 5k für die Arbeitswalzen 16 im Walzgerüst 11 steuert und regelt« Das Kennliniendiagramm betreffend das nichtlineare Verhalten des Potentiometers 51 - dieses wird mit Fig. 2 wiedergegeben - kennzeichnet den Arbeitsbereich des Schwenkarmes 24 besser. Dieser Arbeitsbereich ist in Fig«, 2 und im Hinblick auf Fig, 1 durch die Hinweiszahl 55 für den Mittelpunkt gekennzeichnet.

Das Potentiometer ist derart konstruiert und ausgelegt, daß es bei den Motoren 54 des Walzgerüstes 11 eine allmähliche Beschleunigung oder eine allmähliche Verzögerung der Drehzahl herbeiführt_β

309830/0513

- G 5 -

Die Änderungsgeschwindigkeit im Hinblick auf die Drehzahl ist, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, unmittelbar hinter dem Mittelpunkt des Schwenkarm-Arbeitsbereiches zunächst einmal sehr allmählich oder langsam, wird aber gegen die äußeren Enden der Kennlinie hin sehr schnell, und dies gilt sowohl für die Beschleunigung als auch für die Verzögerung.

In Übereinstimmung mit den Patentvorschriften sind die Konstruktion und die Arbeitsweise dieser Erfindung an einem Beispiel beschrieben und dargestellt worden, das für das beste Ausführungsbeispiel gehalten wird.

309830/0513

Claims

Wean-United Inc., Pittsburgh. Penna. 15 222/USA Patentansprüche;

1, Verfahren zur Überwachung und Regelung der Bandspannung oder der Zugspannung bei einem zwischen zwei Stationen durchlaufenden Band. Dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß

zu ihm die nachstehend angeführten Einzelschritte gehören: Z\vd.schen den beiden vorerwähnten Stationen erfassen und berühren des Bandes durch eine Kraftübertragungsvorrichtung und eine Spannungsmeßvorrichtungi Herbeiführung einer mechanischen Spannung zwischen den vorerwähnten beiden Stationen; Messen der mechanischen Spannung im vorerwähnten Band durch die vorerwähnte Spannungsmeßvorrichtung und Erzeugung eines entsprechenden Signales; schließlich Einregulierung der Spannung im Band durch Änderung der von der vorerwähnten Kraftübertragungsvorrichtung übertragenen Kraft, und zwar solange., bis daß der gemessene Bandspannungsistwert gleich dem gewünschten Bandspannungssollwert ist.

309830/0513

"2307472
2. Verfahren zur Überwachung und Regelung der Bandspannung oder der Bandzugspannung nach Anspruch 1. Dieses Verfahren

dadurch gekennzeichnet, daß

zu ihm auch noch die nachstehend angeführten Einzelschritte gehören:- Erzeugung eines Signales, das dem gewünschten Bandspannungssollwert oder Bandzugssollwert entspricht; Vergleichen des Bandspannungsistwertsignales mit dem Bandspannungssollwertsignal und Erzeugung eines Signales, das ('er Differenz oder der Abweichung zwischen diesen beiden Signalen entspricht; schließlich die Einregulierung der Bandspanmmg durch Änderung der von der bereits erwähnten Kraftübertragungsvorrichtung übertragenen Kraft zur Verringerung oder zur Erhöhung der Bandspannung, desgleichen aber auch zum Rückgängigmachen jeder Differenz oder jeder Abweichung zwischen dem Bandspannungsistwertsignal und dem Bandspannungssollwertsignal, d.h. ein Rückführung der Abweichung auf den Wert Null.

3. Verfahren zur Überwachung und Regelung der Bandspannung oder der Bandzugspannung nach Anspruch 2. Dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß

zu iiun auch noch die nachstehend angeführten Einzelschritte gehören:- Messung der Bewegung der vorerwähnten Kraftübortragungsvorrichtung und Einregulieren der Bandgeschwindigkeit bei dem die vorerwähnten Kraftübertragungsvorrichtung passierenden Band, um dadurch diese Kraftübertragungsvorrichtung innerhalb des gewünschten Arbeitsbereiches zu halten.

h, Vorfahren zur Überwachung und Regelung der Bandspannung

309830/0513

Ίο -A3 -""

oder des Bandzuges nach Anspruch 3· Dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß

sich die Regulierung der Bandgeschindigkeit beim Band, das die vorerwähnte Kraftübertragungsvorrichtung passiert, in nic.tlinearerWeise vollzieht; schließlich an den Enden des gewählten Arbeitspunktes die Geschwindigkeit zunächt einmal langsam und allmählich verändert wird und mit der Entfernung von diesen Enden des vorerwähnten Arbeitspunktes sehr sclinell wird.

5. Anlage zur Überwachung und Regelung der Spannung eines zwischen zwei Stationen durchlaufenden Bandes. Diese Anlage

dadurch gekennzeichnet, daß

zu ihr gehören:- eine Vorrichtung, mit der eine Kraft derart auf das Band übertragen wird, daß dieses Band dann gespannt wird, wenn es zwischen den beiden Stationen durchläuft; eine Vorrichtung zum Messen der mechanischen Spannung im Band; eine Vorrichtung, die entsprechend der im Band gemessenen Spannung ein Signal erzeugt; schließlich noch eine Vorrichtung die die Spannung im Band dadurch reguliert, daß die von der Kraftübertragungsvorrichtung übertragene Kraft so geändert wird, daß die Bandistspannung gleich der Bandso11spannung wird.

6. Anlage zur Überwachung und Regelung der Spannung eines Bandes nach Anspruch 5»

dadurch gekennzeichnet", daß

von einer- Vorrichtung ein Signal erzeugt wird, das der gewünschten Bandsollspannung entspricht; eine Vorrichtung das Signal der gemessenen Bandspannung mit dem Signal dor Bandsollspannung vergleicht und ein Signal erzeugt, das der Differenz zwischen den beiden Signalen entspricht;

30 9 83070513

schließlich zur Einregulierung der Bandspannung eine Vorrichtung vorhanden ist, die zur Erhöhung oder zur Verringerung der Bandspannung die von der bereits angeführton Kraftübertragungsvorrichtung übertragene Kraft solange verändert, bis daß alle Abweichungen zwischen dem Signal der Meßspannung und dem Signal der gewünschten Bandsol!spannung rückgängig gemacht und auf Null zurückgeführt worden sind.

7· Anlage zur überwachung und Regelung der mechanischen Spannung eines Bandes. Diese Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

zu ihr geliöhren:- eine Vorrichtung zum Messen der Bewegung der vorerwähnten Kraftübertragungsvorrichtung; eino Vorrichtung zum Einregulieren der Geschwindigkeit des die vorerwähnte Kraftübertragungsvorrichtung innerhalb dos gewünschten Arbeitsbereiches passierenden Bandes«

8« Anlage zur Überwachung und Regelung der mechanischen Spannung eines Bandes. Diese Anlage nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß

sich die vorerwähnte Vorrichtung zur Einregulierung der Geschwindigkeit des die Kraftübertragungsvorrichtung passierenden Bandes zusammensetzt aus J einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Signales, eines elektrischen Signales, mit nichtlinearer Eigenschaft, wobei an den Grenzen des gewählten Arbeitspunktes sich die Geschwindigkeit zunächst einmal allmählich oder langsam ändert, an*den vom Arbeltspunkt weiter entfernten Stellen aber sehr schnell«

3 09830/11513

1O.1.19Y3-

9. Anlage zur Überwachung und Regelung der mechanischen Bandspannung. Diese Anlage nach Anspruch 5, dadurch '-ekennzeichnet, daß

eine erste Rolle derart mit der· vorerwähnten Kraftübertragungsvorrichtung Verbunden ist, daß sie das vorerwähnte Band berührt; dieser Vorrichtung eine zweite Rolle zugeordnet ist, die die Spannung im Band zu messen hat und derart angeordnet ist, daß sie das Band berührt; zwischen der vorerwähnten ersten Rolle und der vorerwähnten zweiten Rolle eine dritte Holle angeordnet und von der Konstruktion h r derart ausgeführt ist, daß sie ein Durch >ie_t-jen des Bandes zwischen der ersten Rollo unc' der zweiten Rolle herbeiführt; nahe der ersten Rolle eine vierte Rolle angeordnet ist, die von der dritten Rolle am weitesten entfernt ist und das Band berührt; schließlich die bereits angeführten ersten und zweiten Rolle sich gegenüber der dritten Rolle und der vierten Rolle auf der anderen Seite des Bandes befinden»

- Ende -

309830/0513