DE1602146A1

DE1602146A1 - Hollow roller arranged transversely to the direction of travel in a strip rolling mill

Info

Publication number: DE1602146A1
Application number: DE19671602146
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Linn; Dipl-Ing Martin Richter; Dipl-Ing Hans-Guenth Vogelsang; Dipl-Ing Werner Waetzmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1967-06-10
Filing date: 1967-06-10
Publication date: 1970-05-06

Description

In einem Bandwalzwerk quer zur Laufrichtung des Bandes angeordnete hohle Talze Die Erfindung betrifft eine in einem Bandwalzwerk quer zur Laufrichtung des Bandes angeordnete hohle Walze, deren Durchbiegung als Maß für die Verteilung der Zugspannung über die Bandbreite eine Änderung von magnetischen Flüssen hervorruft, welche Meßglieder im Inneren der Walze beeinflussen, wobei je Meßort die Meßglieder an diametral um 1800 versetzten Stellen angeordnet sind. Arranged in a strip rolling mill transversely to the direction of travel of the strip Hollow Talze The invention relates to one in a strip rolling mill transverse to the direction of travel of the belt arranged hollow roller, the deflection as a measure of the distribution the tensile stress causes a change in magnetic fluxes across the bandwidth, affect which measuring elements inside the roller, with the measuring elements for each measuring location are arranged at diametrically offset positions by 1800.

Nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag wird die Burchbiegung einer solchen Walze, deren Mantel aus magnetisierbarem Material besteht, mit Filfe zweier um 1800 versetzter U-formiger Magneten als Luftapaltänderung zwischen den Magnetpolen und dem als Magnetjoch aufzufsasenden Walzenmantel ermittelt und mit der für eine gleichmäßige Verteilung der Zugspannung errechneten Durchbiegung verglichen.According to a proposal that has not been previously published, the bending such a roller, the jacket of which is made of magnetizable material, with filfe two U-shaped magnets offset by 1800 as a change in the air gap between the Magnetic poles and the roller jacket, which is to be understood as a magnetic yoke, are determined and included compared to the deflection calculated for an even distribution of the tensile stress.

Als Menorte sind dabei die Bandmitte und die Drittelspunkte der Waizenstützweite vorgesehen. Der Walzenmantel ist über Wälzlager auf einer starren Achse abgestützt. Da beispielsweise bei einer viergerüstizen Tandemstraße Änderungen der Walzendurchbiegung nur einige Mikrometer (hinter dem dritten Gerüst) bis zum etwa Zehnfachen dieser Gräße (hinter dem ersten Gerüst) betragen, während das Walzlagerspiel in Abhängigkeit von der Temperatur und der Belastung eine Größe von etwa 150 µm erreichen kann, ist eine einwandfreie Erfassung der relativen Durchtiegung der Meßwalze nicht sichergestellt. Mit Hilfe der drei Meßstellen soll festgestellt werden, ob die Zugspannungsverteilung einen quadratischen oder biquadratischen Verlauf hat.The middle of the strip and the third points of the width of the Waizen's support are used as Menorte intended. The roller shell is supported on a rigid axle via roller bearings. For example, there are changes in roll deflection in a four-stand tandem mill only a few micrometers (behind the third frame) to about ten times this Size (behind the first stand), while the roller bearing play as a function the temperature and the load can reach a size of about 150 µm, a correct detection of the relative deflection of the measuring roller is not guaranteed. With the help of the three measuring points it should be determined whether the tensile stress distribution has a quadratic or biquadratic course.

Gemäß der Erfindung ist dagegen der Bandmitte ein Meßort mit einem Paar der die Durchbiegung erfassenden Meßglieder je Meßstelle zugeordnet und zur Ausschaltung des Wälzlagerspieles Je ein weiterer Meßort an den Enden der Walze vorgesehen. Die von den Meßgliedern an den Walzenenden ermittelten Werte werden durch eine elektronische Schaltung addiert und die hälfte der Summenspannung von dem in er Walzenmitte erhaltenen Meßwert subtrahiert. Als Meßglieder werden vorzugsweise induktive Geber, hallgenerator-Geber oder Feldplatten- Geber einsesetzt. Die Feldplatten sind magnetfeldabhängige Widerstinde. Zur Verfassung der Durchbiegung kann bei einer Walze, deren Walzemantel über ein Zwischenglied auf den Wälzlagern abgestützt ist, in der Walzenmitte ein mechanisches Überstezungssystem eingesetzt sein, dessen einer Teil auf der Innenfläche des Walzenmantels und dessen anderer Teil, der mit dem Stellglied einer Vorrichtung zur erzeugung einer seiner Bewegung proportionalen elektrischen Gr'e auf mechanischem oder optischem Wege verbunden ist, auf dem Zwischenglied angeordnet ist. Ferner kann die Durchbiegung der Walze. mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen erfaßt werden, die in der Mitte er Walze auf der Innenfläche des Walzenmantels parallel zur Walzenachse befestigt sind.According to the invention, however, the tape center is a measurement location with a Pair of the deflection detecting measuring members assigned to each measuring point and for Elimination of the roller bearing play Another measuring point at each end of the roller intended. The values determined by the measuring elements at the roller ends are added by an electronic circuit and half of the total voltage of subtracted from the measured value obtained in the center of the roller. As measuring elements are preferred inductive encoders, hall generator encoders or field plate Encoder starts. The field plates are resistances that are dependent on the magnetic field. To create the deflection can, in the case of a roller, the roller shell of which has an intermediate member on the roller bearings is supported, a mechanical transmission system is used in the middle of the roll one part of which is on the inner surface of the roll shell and the other of which Part that connects to the actuator of a device for generating one of its movement proportional electrical quantity connected mechanically or optically is arranged on the intermediate member. Furthermore, the deflection of the roller. be detected with the help of strain gauges in the middle of the roller Inner surface of the roll shell are attached parallel to the roll axis.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.

In Fig. 1 ist eine hohle Meßwalze schematisch dargestellt, deren Walzenmantel i über Kugellager 2 auf einer starren Achse 3 abgestützt ist. Die auf die Walze wirkende Gesamtzugkraft wird mit Hilfe von Druckmeßdosen 4 erfaPt. An den Enden der Walze ist je ein Meßort A bzw. B und in der Walzenmitte ein Meßort M vorgeschen. Jeder Meßert enthält zwei diametral um 180°C versetzte Meßstellen, an denen je ein Meßglied bzw. 6 angeordnet ist. Jedes Meßglied umfaßt einen mit em Walzenmantel umlaufenden und einen mit der starren Achse verbundenen Teil.In Fig. 1 a hollow measuring roller is shown schematically, the roller shell i is supported on a rigid axle 3 via ball bearings 2. The one on the roller The total tensile force acting is recorded with the aid of pressure cells 4. At the ends the roll is preceded by a measuring location A or B and a measuring location M in the middle of the roll. Each measurer contains two measuring points diametrically offset by 180 ° C, at each of which one Measuring element or 6 is arranged. Each measuring element comprises a roller jacket with an em revolving and a part connected to the rigid axle.

An den Menstellen 5, k sind beispielsweise die in Fig. 2 dargestellten inauktiven Geber eingesetzt, die aus zwei Spulen 7 mit Eisenkernen 8 und einem als Winkelring 9 ausgebildeten magnetischen Rückschluß bestehen. Der Winkelring 9 ist auf der Innenfläche des Walzenmantels 1 und die Doppelspule 7 auf der starren, vorzugsweise hohen Achse 3 befestigt. Durch eine Verschiebung des Winkelringes infolge eSner Durchbiegung der Walze werden die Induktivitaten der Beiden gleichen Spulen in gleichem Maße größer bzw. kleiner. Zur Erzielung eines möglichst linearen Verlaufs der der Durohbiegung proportionalen elektrischen Größe haben die Spulen vorzugsweise großen induktiven und kleinen ohmschen Widerstand. Zweckmäßigerweise slnd die an jedem Meßort zwischen dem Winkelring und dem @alzenmantel liegenden Spulen und die zwischen der Achse und dem Winkelring liegenden Spulen untereinander in Reihe geschaltet. Die in Reihe geschalteten Wicklungen bilden je einen Zweig einer Tragerfrequenz-Brückenschaltung. Durch den Einsatz von zwei Spulen je Meßstelle ergibt sich der doppelte Signalhub gegenüber einer einfachen Spule.At the menu points 5, k, for example, those shown in FIG. 2 are shown Inauktiv encoder used, which consists of two coils 7 with iron cores 8 and one as Angled ring 9 formed magnetic yoke exist. The angle ring 9 is on the inner surface of the roll shell 1 and the double coil 7 on the rigid, preferably high axis 3 attached. By shifting the angle ring as a result of eSner If the roller deflects, the inductances of the two same coils will be the same Dimensions larger or smaller. In order to achieve the most linear possible course of the The coils preferably have a large electrical magnitude proportional to the electrical magnitude of the deflection inductive and small ohmic resistance. Appropriately, they are on everyone Measurement location between the angle ring and the @alzenmantel lying coils and the between the axis and the angle ring lying coils connected in series with one another. The series-connected windings each form a branch of a carrier frequency bridge circuit. The use of two coils per measuring point results in double the signal swing versus a simple coil.

Die Anordnung ist weitgehend temperaturempfindlich, weil beide Spulen in der gleichen Umgebung liegen. Zur Ausschaltung des lagerspiels werden die an den Meßorten A und B ermittelten Werte, die infolge Rundlauftoleranzen, Temperaturschwankungen und Belastungsänderungen unterschiedlich sein können, addiert und die Hälfte der Summenspannung von dem am Meßort M gemessene Vert subtrahiert. Die Anschlußleitungen für die Spulen und gegebenenfalls erforderliche Verstärker können durch die feststehende Achse 3 zugeführt werden.The arrangement is largely temperature-sensitive because both coils are in the same area. To switch off the bearing play, the values determined at measuring points A and B, which are due to concentricity tolerances, temperature fluctuations and load changes can be different, added up and half the Total voltage subtracted from the Vert measured at measuring location M. The connecting cables for the coils and any necessary amplifiers can be through the fixed Axis 3 are fed.

Nach Fig. 3 sind zur Messung der Durchbiegung Hallgeneratoren eingesetzt. Ein mit dem Walzenmantel über einen Distanzring 10 verbundener Magnetring 11, dessen Stirnseiten magnetisch polarisiert sind und zwei Hallgeneratoren 12 bzw. 13 je Meßstelle 5, 6 bilden die Meßglieder. Die auf einen magnetischen Fluß ansprechenden Hallgeneratoren sind so angeordnet, daß sie in der Ruhestellung des Mangnetringes keine Hallspannung abgeben. Die an den Meßorten A, M und B angeordneten Hailgeneratoren sind entsprechend Fig. 4 in Reihe geschaltet. Werden die erforderlichen Steuerströme Ii bis I4 der einzelnen Hallgeneratoren galvanisch getrennt eingespeist, so ergibt sich die aus Fig. 4 ersichtliche Auswerteschaltung zur Bildung 4er der Durchbiegung entsprechenden elektrischen Größe durch einfache Subtraktion der halben Summe der an den Meßsorten A und B gemessenen von der am Meßort M gemessenen Hallapannung. Mit dieser Anordnung ist eine hohe Empfindlichkeit und eine gute Linearität errreichbar.According to FIG. 3, Hall generators are used to measure the deflection. A magnet ring 11 connected to the roll shell via a spacer ring 10, whose End faces are magnetically polarized and two Hall generators 12 and 13 per measuring point 5, 6 form the measuring elements. The Hall generators responding to a magnetic flux are arranged in such a way that there is no Hall voltage in the rest position of the manganese ring hand over. The Hail generators arranged at the measuring locations A, M and B are corresponding 4 connected in series. If the required control currents Ii to I4 der the individual Hall generators are fed in with galvanically isolated input, the result is from FIG. 4 shows an evaluation circuit for forming 4s corresponding to the deflection electrical quantity by simply subtracting half the sum of those at the measuring locations A and B measured by the Halla voltage measured at measuring location M. With this arrangement high sensitivity and good linearity can be achieved.

Fig. 5 zeigt eine Meßanordnung, die aus sogenannten Feldplatten, das sind magnetfeldabhängige Widerstände, und zugehörigen Magnetsystemen aufgebaut sind. An jeder Meßstelle 5 bzw. 6 sind vier Feldplatten 14 bis 17 auf einer als Eisenrückschluß dienenden Platte 18 bzw. 19 derart angeordnet, daß sie den planparallelen Polen U-förmiger Ringmagnete 20 gegenüberstehen. Die Ringmagnete 20 sind an einem mit dem-Walzenmantel 1 verbundenen Distanzring 21 aus unmagnetischen Material befestigt. Durch- die Bewegung der Feldplatten in dem homogenen Magnetfeld infolge einer Durchbiegung der Walze ändert sich der Widerstand der Feldplatte wegproportional. Die Feldplatten 14, 15 und 16, 17 sind jeweils als Spannungsteiler nach Fig. 6 geschaltet. Die Meßspannung Um wird an dem den beiden Feldplatten gemeinsamen Verbindungspunkt abgegriffen. Durch Zusammenfassung der je Meßort vorgesehenen acht Feldplatten in einer Frckenschaltung lassen sich hohe Signalspannungen erreichen.Fig. 5 shows a measuring arrangement which consists of so-called field plates, the are magnetic field-dependent resistors and associated magnet systems are built up. At each measuring point 5 or 6 there are four field plates 14 to 17 on one as an iron back yoke serving plate 18 or 19 arranged such that they have the plane-parallel poles U-shaped ring magnets 20 face each other. The ring magnets 20 are on one with attached to the roll shell 1 connected spacer ring 21 made of non-magnetic material. By the movement of the field plates in the homogeneous magnetic field due to a deflection the roller the resistance of the field plate changes proportionally. The field plates 14, 15 and 16, 17 are each connected as a voltage divider according to FIG. 6. The measuring voltage Um is at the connection point common to the two field plates tapped. By combining the eight field plates provided for each measuring location in high signal voltages can be achieved with a corner circuit.

In Fig. 7 ist eine Hohlwalze schematisch dargestellt, bei der zur Ausschaltung des Lagerspieles eine an der Innenfläche des Walzenmantels befestigte Hiilse 22 mit dem Walzenmantel einen ringspalt 23 bildet. Zur Messung der Durchbiegung ist hier nur ein Meßort mit den Meßstellen 5 und 6 in der Mitte der Walze vorgesehen. Anstelle des Winkelrings 9 nach Fig. 2, des Magnetrings 11 nach Fig. 3 und der Ringmagnete 20 nach Fig. 5 sind dann an jeder Meßstelle ein Winkel, ein Magnet, bzw. zwei Hufeisenmagnete vorgesehen. Diese Teile stehen den Drosselspulen 7, den Hallgeneratoren 12 bzw. den Feldplatten 14 bis 17-während der Drehung der Walze ständig gegenber und geben nur über einen schmalen Winkelbereich ein der Durch-1'wiegung proportionales Signal ab. Bei dieser Anordnung müssen die Anschlußleitungen über Schleifringe geführt werden. Außerdem sind für die Signalspannungen Verstärker erforderlich, die in ien Ringspalt 23 einzubauen sind und die für die Schleifkontakte erforderlichen Spannungen liefern.In Fig. 7, a hollow roller is shown schematically in which to Elimination of the bearing play one attached to the inner surface of the roll shell Sleeve 22 forms an annular gap 23 with the roll shell. For measuring the deflection there is only one measuring point with the measuring points 5 and 6 in the middle of the roller. Instead of the angular ring 9 according to FIG. 2, the magnetic ring 11 according to FIG. 3 and the ring magnets 20 of FIG. 5 are an angle, a magnet, or two horseshoe magnets at each measuring point intended. These parts are the choke coils 7, the Hall generators 12 and the field plates 14 to 17 during the rotation of the roller constantly opposite and give a signal proportional to the sagging weight only over a narrow angular range away. With this arrangement, the connection lines must be routed through slip rings will. In addition, amplifiers are required for the signal voltages, which in ien Annular gap 23 are to be installed and the voltages required for the sliding contacts deliver.

Der vom Walzenmantel infolge einer Durchbiegung zurückgelegte Weg kann bei. einer Anordnung nach Fig. 7 vorteilhafterweise mechanisch vergrößert werden. Hierzu kann beispielsweise auf der Innenfläche des Walzenmantels 1 eine radial angeordnete. Zahnstange befestigt sein, in deren Zähne ein mit der Hülse verbundenes Zahnrad eingreift. Zur Vermeidung eines Spiels ist das Zahnrad zweiteilig auszuführen und in bekannter Weise eine gegenseitige Verspannung. der beiden Teile vorzushen. Auf der Aahnradwelle ist beispielsweise ein Potentiometer angeordnet, dessen Widerstandsänderung zur Signalgabe ausgenutzt ist.. Die gleiche Wirkung läßt sich mit einem Hebelgestänge erzielen. Anstelle des Potentiometere kann ein optisches system elngesetzt sein, das aus einer Lampe, einem mit dem mechanischen Übersetzungsglied verbundenen Spiegel und Fotozellen oder Fotowiderstönden besteht.The distance covered by the roll shell as a result of a deflection can at. an arrangement according to FIG. 7 can advantageously be mechanically enlarged. This can be done, for example, on the inner surface of the roll shell 1 a radially arranged. Rack be attached, in whose teeth a with the Gear connected to the sleeve engages. To avoid backlash is the gear run in two parts and in a known manner a mutual bracing. the to provide for both parts. For example, there is a potentiometer on the gear shaft arranged whose change in resistance is used for signaling .. The same Effect can be achieved with a lever linkage. Instead of the potentiometer An optical system can be used, which consists of a lamp, one with the mechanical Translation link connected mirrors and photocells or photo resistors.

Mit. besonderem Vorteil können schließlich als Meßglieder bei einer Anorr3nung nach Fig. 1 oder Fig. 7 Dehnungsmeßstreifen verwendet sein, die in der Walzenmitte achsparallel auf der Innenfläche des Walzenmantel befestigt sind. Vergleichsmessungen an den Enden der Walze sind in diesem Falle auch bei einer Anordnung nach Fig. 1 nicht erforderlich.With. Finally, special advantage can be used as measuring elements in a Anorr3nung according to Fig. 1 or Fig. 7 strain gauges can be used in the Roll center are attached axially parallel to the inner surface of the roll shell. Comparative measurements at the ends of the roller are in this case also in the case of an arrangement according to FIG not mandatory.

7 Figuren 9 Patent ansprüche7 Figures 9 claims

Claims

Patent to claims In a ban4 'rolling mill transverse to the direction of travel of the Band arranged hollow roller, the deflection as a measure of the distribution of the Tensile stress causes a change in magnetic fluxes across the bandwidth, which measuring elements infflusen inside the roller, the measuring elements for each measuring location are arranged at diametrically offset positions by 1800, marked by it, that the middle of the strip has a measuring location with a pair of the deflection measuring elements assigned to each measuring point and one more each to eliminate the rolling bearing play Measurement location is provided at the ends of the roller.

Roller according to claim 1, characterized in that the measuring members consist of a coil and an iron core, so that each pair of measuring elements has one the roll shell is assigned a revolving return iron and that the output a coil of one pair with the output of the correspondingly arranged coil of the other pair is connected in series.

Roller according to claim 2, characterized in that the measuring members are connected to a carrier frequency bridge circuit.

Roller according to claim 3, characterized by an electronic circuit, which half of the anode ends of the output voltages of the measuring elements The total tension formed by the roller is subtracted from the measured value obtained in the center of the roller, Roller-after Claim 1, characterized in that the Meßg'Lieder are Hall generators, their Magnet system is verbunten with the roll shell, and that the outputs of the one Measurement location associated measuring member pairs are connected in series.

Roller according to claim 1, characterized in that each measuring element contains two magnetic field-dependent resistors, their magnet system on the bug cover is attached, and that the MeRgliederpaare in a 3voltage divider or bridge circuit are connected to each other.

Roller according to claim 1, characterized in that for saving the locations at the roll ends with the roll shell one with this one annular gap forming, coaxially inserted sleeve is connected and that the connecting lines to the rotating measuring elements connected in a manner known per se via slip rings are.

Arranged in a strip rolling mill transversely to the direction of travel of the strip hollow roller. whose jacket is used to form an annular gap with a coaxially inserted one Sleeve is connected and its deflection as a measure of the distribution of tensile stress Displaced diametrically by 1800 across the bandwidth with the help of inside the roller arranged measuring elements is detected, characterized in that in the middle of the roller each part of a mechanical transmission system on the inner surface of the roll shell and the other part, which is connected to the actuator of the measuring element for generation an electrical quantity proportional to its movement is connected mechanically or optically, is arranged on the sleeve.

Arranged in a strip rolling mill transversely to the direction of travel of the strip hollow roller, the deflection of which is a measure of the distribution of tensile stress over it the bandwidth is detected with the aid of measuring elements arranged inside the roller is, characterized in that in the middle of the roller on the inner surface of the Roll mantle attached as measuring members strain gauges parallel to the axis of the Waizen are.

L e r s e i t e