DE3200489C2 - Durchbiegungseinstellwalze - Google Patents

Abstract

Die Durchbiegungseinstellwalze (2) weist Stützelemente (4, 5) bzw. Gruppen (4a, 4b) solcher Stützelemente (4, 5) auf, die den Walzenmantel (3) gegenüber einem Joch (6) mit zueinander gemäß einer vorgegebenen Funktion unterschiedlichen Kräften abstützen, obwohl sie mit demselben Steuersignal aus einer gemeinsamen Steuerquelle beaufschlagt werden. Realisiert wird dies bei Verwendung hydraulischer Stützelemente (4, 5) durch Drosseln (7) in der Zuleitung zu einem der Stützelemente (4b, 5) das gegebenenfalls auch noch einen Querschnitt aufweisen kann, der vom Querschnitt des zugleich angesteuerten Stützelementes (4b, 5) abweicht.

Description

20 Die Erfindung betrifft eine Durchbiegungseinstellwalze mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen. Eine solche Walze ist aus der DE-OS 23 25 721 bekannt Bei der bekannten Walze ist die Funktion zwischen den Stützkräften zweier mit gleichem Druck beaufschlagter Stützelemente einfache Proportionalität, da die Wirkflächen (Kolbenflächen) der hydrostatisch ausgebildeten Stützelemente ungleiche Flächengröße aufweisen. Wirkungsgemäß entspricht dabei etwa die Verdopplung der Fläche der konstruktiven

25 Zusammenfassung zweier einzelner Stützelemente, und es ist weniger eine Frage des Betriebsablaufs als vielmehr eine Frage der Fertigungskosten, eventuell auch der Festigkeit der Bauteile, ob man die eine oder andere konstruktive Lösung vorzieht Eine Vereinfachung der Steuerung ist damit nicht beabsichtigt

Sobald andere Beziehungen zwischen den Kräften gewünscht werden, die von den Stützelementen aufzubringen sind, hat man bisher die Drücke des ihnen jeweils zugeführten Hydraulikmediums variiert Für jedes

30 getrennt steuerbare Stützelement war demnach bisher eine eigene Steueranordnung erforderlich, im allgemeinen bestehend aus einem Ventil, das den Zufuhrdruck entsprechend einem elektrischen Steuersignal reduziert, und einer dem Ventil voigeschtüeten Signalaufbereitungsschaltung.

Es ist verständlich, daß die üblicherweise gewünschte Konstanz der in einem Walzspalt erzeugten Linienkraft um so genauer zu gewährleiste i ist, je mehr die einzelnen Stützelemente individuell steuerbar sind. Eine

35 Vermehrung der Zahl der Steueranordnungen wirft aber Platz- und Kostenprobleme auf. Gemäß der DE-AS

S 28 47 029 kann man einen Kompromiß dergestalt vorsehen, daß Gruppen von Stützeiementen in Zonen zusammengefaßt werden, denen jeweils nur eine Steueranordnung zugeordnet ist
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 cireizonige Walze.

ig 40 Der Autor erläutert die Ursachen für die in der Praxis auftretenden Abweichungen der Spaltweite νση einem

ij vorgegebenen mittleren Wert; das Walzprofil behält seine Form auch bei einer abweichenden Einstellung der

H mittleren Linienkraft, während sich die Größe der Hbweichungen jedoch verändert Die erwähnte Profilform

i| weist daher in charakteristischer Weise »Nulldurchgänge« der Spaltweitenabweichung auf, so daß das Profil die

f, bekannte M- oder W-Form annimmt, wobei vier Nulldurchgänge vorliegen.

Ö 45 Ausgehend von der eingangs genannten Druckschrift liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Steuerrung der Stützelemente durch Verringern der Anzahl der Steueranordnungen zu vereinfachen und zu verbilli-

ΪΪ gen, indem mehrere Stützelemente mit demselben Steuersignal ansteuerbar gemacht werden, obwohl sie über

;·;; den Bereich der zu erzeugenden Linienkräfte jeweils ungleiche Stützkräfte aufzubringen haben.

\£ Die gemäß der Erfindung vorgesehene Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des

jjfj so Patentanspruchs 1; die Unteransprüche definieren zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Lösung.

S\: Die Funktion zwischen den Stützkräften zweier (oder mehrerer) Stützelemente über den Bereich der einzu-

j^ stellenden Linienkräfte läßt sich theoretisch oder experimentell ermitteln. Durch eine sinnvolle Kombination der

'■ j Ausbildung von Drosselorganen, gegebenenfalls unter Verwendung von Stützeiementen mit unterschiedlichem

yi: Wirkungsquerschnitt, lassen sich — wie noch an einem Beispiel gezeigt werden wird — dann die gewünschten

|(; 55 Funktionen nachbilden, und zwar ohne die Notwendigkeit, die erwähnten Drosselorgane ihrerseits steuerbar

S''¹ machen zu müssen.

;. ξ Drosselorgane sind einfache, gut berechenbare und mit geringem Raumbedarf unterbringbare Bauteile, so

' ; daß die angestrebte Vereinfachung auf der Steuerseite nicht durch einen entsprechend hohen Aufwand auf der

₍.■·< Hydraulikseite erkauft werden muß.

ml 60 Aus der Literaturstelle G. Siebers, »Hydrostatische Lagerungen und Füllungen«, Bern/Stuttgart 1971, Seiten If 10—12, sind als häufige Ausführungsart von Ölversorgungen Drosseleinheiten mit Druckmeßfühlern bekannt.

■■';■. Diese Einheiten dienen zur Versorgung mehrerer Verbrauchsstellen mit Medium unterschiedlichen Drucks, und

||;i zu diesem Zweck muß eine solche Einheit zugänglich sein und mit je einer Leitung mit jedem Verbraucher

%ß, verbunden werden. Eine solche Drosseleinheit würde zwar ebenfalls eine Steuerung im vorliegenden Anwen-

|ä 65 dungsfall erlauben, jedoch die oben erwähnte Aufgabe nicht lösen können.

!>; Wie noch gezeigt werden wird, läßt sich irotz erheblich verminderten Steuerungsaufwands die Abweichung

^V im Profil eines gewalzten Produkts von einem Mittelwert extrem klein halten.

¹V Die Zeichnungen dienen der Verdeutlichung der nachstehenden Ausführungen, die im einzelnen ein Ausfüh-

32 OO 489

rungsbeispiel beschreiben. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine mit einer Gegenwalze einen Walzspalt begrenzende Durchbiegungseinstellwalze,
F i g. 2 ein Schema des Aufbaues des Hydraulikteils im Randbereich der Walze nach F i g. 1 und
F i g. 3 ein Nomogramm, aus dem sich die Verläufe der Stützkräfte ii. Abhängigkeit von den beaufschlagenden Drücken entnehmen lassen.

F i g. 1 stellt schematisch eine Durchbiegungseinstellwalze 2 dar, die mit einer zylindrischen Gegenwalze 1 zusammenwirkt Die Durchbiegungseinstellwalze umfaßt einen durch nicht dargestellte Kulissen z. B. nach der US-PS 38 85 283 geführten Walzenmantel 3, der mittels hydrostatischer Stützelemente 4 und Gegenstützelemente 5 auf einem Joch 6 abgestützt ist Die Stützelemente 4 sind in drei Gruppen (»Zonen«) unterteilt, nämlich eine Mittenzone 4a und zwei Zwischenzonen 4b rechts und links der Mittenzone. Die Gegenstützelemente 5 definieren dann die Randzonen.

Nach dem bisher üblichen Stand der Technik wären der Mittenzone, beiden Zwischenzonen, und auch beiden Randr.onen je eine — also insgesamt fünf — Steueranordnungen zuzuordnen. Gemäß der Erfindung geht man jedoch so vor, daß jeweils die Randzonen und die Zwischenzonen ein gemeinsames Steuersignal — hier in Form eines einstellbaren Hydr-iulikdrucks — zugeführt erhalten. Die unterschiedlichen Kräfte in Rand- und Zwischenzonen werden dadurch herbeigeführt, daß durch Drosselanordnungen eine konstante Kraftdifferenz oder, noch besser, eine mit steigendem eingestellten Druck fallende Kraftdifferenz erhalten wird. Die nachstehende Tabelle nennt für die im Walzspalt zwischen Walzenmantel 3 und Gegenwalze 1 wirkenden Linienpreßkräfte von 40 bis 120 N/Km die rechnerisch ermittelten Drücke unter Voraussetzung von gleichen Wirkungsquerschnitten zum Erzielen von extrem geringen Spaltweitenabweichungen. Die in der Zeile »Druckdifferenz« angegebenen Werte können in erster Näherung durch eine konstante Druckdifferenz von 6,53 bar realisiert werden, in genauerer Näherung durch mit steigendem Druck linear fallende Differenzwerte. Die numerischen Wt 2 der Drücke lassen sich aus der Tabelle entnehmen.

10

	Preßkraft, (N/mm)	60	80	100	120
	40	20,03	36,77	53^3	70,16
Pitaadzoac (Gegenstützquelle), (bar)	333	27,54	4330	59,09	74,69
Pzwischcnzona (bar)	11,84	7,51	6,53	546	4,53
Poificrcnz, (bar)	8,51	0,11	0,19	0,27	043
mittlere Spaltweitenabw, (μπι)	0,03	0,66	1,12	147	2,07
maximale Spaltweitenabw, (μπι)	0,18

(Drücke = Kräfte bei gleichem Wirkungsquerschnitt)

Die Realisierung der erforderlichen Differenzkraft in einer geineinsam gesteuerten Zone läßt sich dadurch erzielen, daß im Falle hydrostatischer Stützelemente deren Durchmesser unterschiedlich ausgeführt werden und zusätzliche Drosselstellen an den Stützelementen mit dem größeren bzw. kleineren Durchmesser vorgesehen werden.

Fig.2 s'ellt den der Tabelle zu Grunde gelegten Fall schematisch dar. Die den gesteuerten Druck P\ liefernde Pumpe speist unmittelbar die in der Randzone liegenden Stützelemente 5. Über ein Drosselelement 7 werden die Stützelemente der Zwischenzone 4b, die hier mit einem größeren Wirkungsquerschnitt ausgebildet sind, mit einem niedrigeren Druck P 2 angespeist.

Die für den Fall nach F i g. 2 zur Anwendung zu bringende Drossel-Kennlinie in Abhängigkeit des gesteuerten Druckes läßt sich graphisch ermitteln. Hierzu dient das Nomogramm gemäß F i g. 3.

Das un'ere Koordinatensystem ff er F i g. 3 zeigt den gewünschten Verlauf der Kräfte der Stützelemente der Zonen 4b und 5 in Abhängigkeit von einem gemeinsamen Speisedruck P1 nach der Tabelle (Linien F4b und F5). Die Stützelemente 5 werden von diesem Speisedruck P\ direkt beaufschlagt. Für drei eingezeichnete Belastungsfälle k,j, /ergaben sich die Kräfte FSk, F5j, F5/auf der Linie FS. Auf der Linie F4b entsprechen diesen Belastungsfällen die größeren Kräfte F4bk, F46/und F4bi.

Diese größeren Kräfte werden erfindungsgemäß dadurch erhalten, daß die Stützelemente der Zone 4b einen größeren Wirkungsquerschnitt haben als die der Zone 5, wobei gleichzeitig durch die Drossel 7 der Druck P1 auf den Wert P2 gesenkt wird. Im Diagramm zeigt die Hilfslinie F4b'den Kraftverkuf dieser Stützelemente der Zone 5 in Abhängigkeit vom sie beaufschlagenden Druck. Die horizontalen Strecken dk, dj und di entsprechen dem erforderlichen Druckabfall an der Drossel 7 zur Erzielung der Kräfte F4bk usw.

Im vorliegenden Beispiel wurden die oben in der Tabelle angegebenen Daten zu Grunde gelegt; man erkennt, daß andßre gewünschte Verläufe sich ähnlich einfach realisieren lassen.

Es ist auch denkbar, daß die in der Zwischenzone wirkenden Kräfte kleiner sein müssen als die Kräfte der Gegensfützelemente. In einem solchen Fall sind Stützelemente, die nach dem Drosselorgan geschaltet sind, zweckmäßig, welche einen gleich großen oder kleineren Wirkungsquerschnitt haben als die Stützelemente, die ohne Drosselorgan mit gleichem Druck beaufschlagt sind.

Obwohl die Erfindung anhand des Beispieles von Stützelementen und Gegenstützelementen erläutert wurde, versteht es sich, daß auch an anderen Stellen der V/alze die Stützelemente bzw. Gruppen von Stützelementen in der gleichen Weise geschaltet werden können.

25 30

40 45 50 55 60 65

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

32 OO 489 Patentansprüche:

1. Durchbiegungseinstellwalze mit einem Walzenmantel, der auf einem Joch durch drucksteuerbare, in Richtung der Walzenachse verteilt angeordnete hydraulische Stützelemente in einer oder mehreren Wir-

5 kungsrichtungsebenen abgestützt ist, von denen mindestens zwei an eine gemeinsame Drucksteueranordnung angeschlossen sind und auf den Walzenmantel entsprechend einer vorgegebenen Funktion unterschiedliche Stützkräfte ausüben, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktion durch die Kennlinie von ungesteuerten Drosselorganen in der Mediumleitung mindestens eines der Stützelemente vorgegeben ist

ίο

2. Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement, in dessen Mediumzuleitung ein

Drosselorgan angeordnet ist, einen Wirkungsquerschnitt aufweist, welcher vom Wirkungsquerschnitt des mit demselben Druck direkt, ohne Drosselorgan, beaufschlagten Stützelementes abweicht

3. Durchbiegungseinstellwalze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Wirkungsquerschnitt des Stützelements mit einem Drosselorgan in seiner Zuleitung größer ist als der des mit gleichem Druck

15 beaufschlagten Stützelementes ohne dieses Drosselorgan.