DE2224833B2 - Device for measuring the gap of a pair of work rolls for a roll stand - Google Patents
Device for measuring the gap of a pair of work rolls for a roll standInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des Spaltes eines Arbeitswalzenpaares als Istwert für einen Regler zur Konstanthaltung der Dicke des von einem Walzgerüst ausgebrachten Walzgutes mit an den Arbeitswalzen angeordneten Meßringen und damit zusammenarbeitenden berührungsfreien Meßeinrichtungen. The invention relates to a device for measuring the gap of a pair of work rolls as Actual value for a controller to keep the thickness of the rolling stock discharged from a roll stand constant with measuring rings arranged on the work rolls and non-contact measuring devices working together with them.
Bei Walzanlagen ist es zur Erzielung enger Banddikkentoleranzen notwendig, eine Banddickenregelung vorzunehmen. Neben den hohen dynamischen Anforderungen an eine solche Regelung ist darüber hinaus ein schnelles Stellsystem und eine möglichst verzögerungsfreie Erfassung der Regelgröße erforderlich. Da eine derartige Messung der Banddicke am Ort der Verformung aufgrund der Walzenabplattung und derIn the case of rolling mills, it is necessary to achieve tight strip thickness tolerances necessary to carry out a strip thickness control. In addition to the high dynamic requirements In addition, a control system of this kind requires a fast control system and one that is as delay-free as possible Acquisition of the controlled variable required. Since such a measurement of the tape thickness at the location of Deformation due to the roll flattening and the
ίο Materialfederung nicht möglich ist wird bei derartigen schnellen Regelungseinrichtungen der Abstand der Arbeitswalzen in irgendeiner Weise erfaßtίο Material suspension is not possible with such fast regulating devices of the distance between the work rolls detected in some way
Die zur Zeit im Einsatz befindlichen Regelungseinrichtungen unterscheiden sich im wesentlichen durch dieThe control devices currently in use differ essentially by the
is Meßvorrichtungen zur Erfassung des Walzspaltes. Bei einer aus der DE-PS 19 31 654 bekannten Einrichtung erfolgt eine direkte Walzspaltmessung mit berührungslos arbeitenden Meßgebern, die an feststehenden, auf Ballenenden der Arbeitswalzen aufgesteckten Meßringen angebracht sind und damit den Abstand der Arbeitswalzen erfassen. Diese Regelungseinrichtung hat sich in der Praxis bewährt, sie besitzt jedoch in den auf den Ballenenden laufenden Meßringen Elemente, die ihre Anwendung auf relativ langsam laufende Walzgerüste begrenzt.is measuring devices for recording the roll gap. at a device known from DE-PS 19 31 654 is a direct roll gap measurement with contactless working encoders, which are attached to stationary measuring rings attached to the barrel ends of the work rolls are attached and thus detect the distance between the work rolls. This control device has proven itself in practice, but it has elements in the measuring rings running on the barrel ends, which limits their application to relatively slow rolling mill stands.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Walzspaltmessung vorzusehen, die ohne Kontakt zu den Arbeitswalzen in der Lage ist, die Walzenposition direkt zu erfassen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Meßringe an den Stirnseiten jeder Arbeitswalze als vorstehende Referenzringe ausgebildet sind, und daß jedem Referenzring ein am Ständer des Walzgerüstes befestigter Meßkopf zugeordnet ist.The invention is therefore based on the object of a Provide device for roll gap measurement, which is able without contact to the work rolls, the Record roller position directly. According to the invention this object is achieved in that the measuring rings the end faces of each work roll are designed as protruding reference rings, and that each reference ring a measuring head attached to the stand of the roll stand is assigned.
Die erfindungsgemäße Maßnahme bietet die Möglichkeit, den Meßkopf nach verschiedenen physikalischen Prinzipien durch den zugeordneten Referenzring zu beeinflussen. So ist es möglich, den Meßkopf mit einer induktiven Meßeinrichtung zu versehen und diese durch den Referenzring magnetisch zu beeinflussen. Der Meßkopf kann aber auch eine kapazitive Meßeinrichtung enthalten und durch den Referenzring elektrostatisch beeinflußt werden. Weiterhin ist es möglich, den Meßkopf mit einer durch den Referenzring beeinflußbaren optischen Meßeinrichtung zu versehen. Ein besonderer Vorteil ist jedoch in der konstanten Empfindlichkeit der Meßanordnung zu sehen, die sich aufgrund der Verstellbarkeit der Meßköpfe über den gesamten Meßbereich ergibt.The measure according to the invention offers the possibility of the measuring head according to various physical To influence principles through the assigned reference ring. So it is possible to use the measuring head to provide an inductive measuring device and to influence this magnetically by the reference ring. Of the The measuring head can also contain a capacitive measuring device and can be electrostatic due to the reference ring to be influenced. It is also possible to use a measuring head that can be influenced by the reference ring to provide optical measuring device. One particular advantage, however, is in the constant Sensitivity of the measuring arrangement to be seen, which is due to the adjustability of the measuring heads on the results in the entire measuring range.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigtFurther details of the invention are explained in more detail with reference to the drawing
F i g. 1 eine Vorder- und Seitenansicht einer Arbeitswalze mit einem am Walzgerüst befestigten Meßkopf,
F i g. 2 das Prinzip einer induktiven Meßeinrichtung,F i g. 1 shows a front and side view of a work roll with a measuring head attached to the roll stand,
F i g. 2 the principle of an inductive measuring device,
F i g. 3 das Prinzip der Walzspalterfassung,F i g. 3 the principle of roll gap detection,
F i g. 4a und 4b die Verstelleinrichtung eines Meßkopfes in zwei Ansichten undF i g. 4a and 4b the adjusting device of a measuring head in two views and
F i g. 5 eine Schaltung zur Erzeugung von Meßsignalen. F i g. 5 a circuit for generating measurement signals.
Die Meßvorrichtung ist am Ständer des Walzgerüsts angeordnet und erfaßt die Position der Arbeitswalzen. Zu diesem Zweck sind die Arbeitswalzen 10 nach F i g. 1 auf jeder Stirnseite mit einem Referenzring 11 versehen. Dieser Referenzring 11 ist zentrisch zur Lauffläche angeordnet und somit in seiner Lage von der Lage der Walze abhängig. Jedem Referenzring 11 ist ein in F i g. 2 näher dargestellter Meßkopf 13 zugeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Meßkopf mitThe measuring device is arranged on the stand of the roll stand and detects the position of the work rolls. For this purpose, the work rolls 10 are shown in FIG. 1 provided with a reference ring 11 on each end face. This reference ring 11 is arranged centrally to the running surface and thus in its position from the position of the Roller dependent. Each reference ring 11 is shown in FIG. 2 assigned measuring head 13 shown in more detail. In the illustrated embodiment, the measuring head is with
einer induktiven Meßeinrichtung versehen. Diese induktive Meßeinrichtung besteht aus einem im Querschnitt E-förmigen Kern 14, dessen Schenkel dem Referenzring zugewandt sind. Auf den äußeren Schenkeln des Kerns 14 ist je eine Spule angeordnet Die Breite des Referenzringes 11 ist so bemessen, daß sie dem inneren Abstand der äußeren Schenkel des Kernes 14 entspricht. Befinden sich Referenzring 11 und Meßkopf 13 in genau gleicher Höhe, so ist das Verhältnis der Spuleninduktivitäien L\: Li = 1 und die Meßschaltung nach Fig.5 liefert ein Ausgangssignal von Null Volt. Jede Abweichung des Referenzringes 11 aus dieser Nullage ergibt über die Änderung des Verhältnisses Lx: L1 4 1 am Ausgang der Meßschaltung nach Fig.5 ein Gleichspannungssignal, das die Größe und Richtung der Abweichung angibt Somit ist es möglich, mit Hilfe der Meßeinrichtung und der Schaltung nach Fig.5 die jeweilige Position der Arbeitswalze zu erfassen. Störgrößen, wie Te.nperaturschwankungen oder Abstandsänderungen des Meßkopfes zum Referenzring, wirken sich auf beide Induktivitäten gleichartig aus, so daß das Verhältnis L\ : L2 nicht beeinflußt wird. Die Meßgenauigkeit wird daher durch Störungen nicht beeinträchtigtprovided with an inductive measuring device. This inductive measuring device consists of a core 14 with an E-shaped cross section, the legs of which face the reference ring. A coil is arranged on each of the outer legs of the core 14. The width of the reference ring 11 is dimensioned such that it corresponds to the inner distance between the outer legs of the core 14. If the reference ring 11 and the measuring head 13 are at exactly the same height, the ratio of the coil inductances L 1: Li = 1 and the measuring circuit according to FIG. 5 supplies an output signal of zero volts. Every deviation of the reference ring 11 from this zero position results in a direct voltage signal via the change in the ratio L x : L 1 4 1 at the output of the measuring circuit according to FIG the circuit according to Figure 5 to detect the respective position of the work roll. Disturbance variables, such as temperature fluctuations or changes in the distance between the measuring head and the reference ring, have the same effect on both inductances, so that the ratio L 1: L 2 is not influenced. The measurement accuracy is therefore not affected by interference
Für eine genaue Walzspaltregelung ist es notwendig, die Position der oberen und der unteren Arbeitswalze 10', 10 zu erfassen. Eine Meßvorrichtung, mit de- dies möglich ist, ist in F i g. 3 näher dargestellt F i g. 3 zeigt die Zuordnung je eines in einem Gehäuse 12, 12' gehaltenen Meßkopfes 13, 13' zu den Referenzringen 11, 11' der von Stützwalzen 15, 15' gestützten Arbeitswalzen 10,10' eines Walzgerüsts. Um Meßfehler durch Ständerdehnungen auszuschalten, sind die Meßanordnungen A und B über den in F i g. 3 gestrichelt dargestellten Meßrahmen gemeinsam auf der gleichen Horizontalen am Gerüstständer befestigt.For precise regulation of the roll gap, it is necessary to detect the position of the upper and lower work rolls 10 ′, 10. A measuring device with which this is possible is shown in FIG. 3 shown in more detail F i g. 3 shows the assignment of a measuring head 13, 13 'held in a housing 12, 12' to the reference rings 11, 11 'of the work rolls 10, 10' of a rolling stand supported by backup rolls 15, 15 '. In order to eliminate measuring errors due to stator expansion, the measuring arrangements A and B are over the in F i g. 3 measuring frame shown in dashed lines attached together on the same horizontal on the scaffolding stand.
Die zur Erfassung des Walzspaltes notwendige Auswerteschaltung zeigt F i g. 5. Die Schaltung enthält einen Oszillator 20, der über einen Transformator 21 zwei parallele Reihenschaltungen von Induktivitäten versorgt. Die Induktivitäten Li, L2 stellen die Induktivitäten jeweils eines Meßkopfes 13,13' dar. Die parallelen Reihenschaltungen von Lm, Lia und Lie, Lib bilden hier eine Brückenschaltung, wobei die Abgriffe dieser Reihenschaltungen über je einen Verstärker 24, 24' je "5 einem vom Oszillator 20 angesteuerten phasenabhängigen Gleichrichter 25,25' zugeleitet sind. Die phasenabhängigen Gleichrichter 25, 25' liefern Ausgangssignale A und B, welche die Positionen der Arbeitswalzen repräsentieren. Diese Ausgangssignale stehen einerseits so als Eichsignale zur Verfügung und sie sind andererseits einem Differenzverstärker 26 zugeleitet, der daraus ein entsprechendes Ausgangssignal für einen Regler zur Konstanthaltung des Walzenabstandes erzeugt. Die Schaltung nach F i g. 5 erzeugt somit ein Differenzsignal A-B, das exakt die Walzspaltänderung einer Arbeitswalzenseite angibt und daher als Eingangssignal für einen Regler benutzt werden kann.The evaluation circuit necessary to detect the roll gap is shown in FIG. 5. The circuit contains an oscillator 20 which, via a transformer 21, supplies two parallel series circuits of inductances. The inductances Li, L 2 each represent the inductances of a measuring head 13, 13 '. The parallel series connections of Lm, Lia and Lie, Lib here form a bridge circuit, the taps of these series connections each via an amplifier 24, 24' each "5 a phase-dependent rectifier 25, 25 'controlled by the oscillator 20. The phase-dependent rectifiers 25, 25' supply output signals A and B which represent the positions of the work rolls The circuit according to FIG. 5 thus generates a difference signal AB which exactly indicates the change in the roll gap on one side of the work rolls and can therefore be used as an input signal for a controller.
Zur Einstellung des Sollwertes sind die Meßköpfe 13, 13' in ihrer Höhe definiert verstellbar. F i g. 4 zeigt den zur Verstellung notwendigen Aufbau für einen MeßkopT. Der Meßkopf 13 ragt aus einem Gehäuse 12 hervor, das im Inneren einen Schrittmotor 19 aufweist. Die Abtriebswelle dieses Schrittmotors 19 treibt über ein verspanntes Zahnradpaar 18,17 eine Gewindespin- t>5 del 16, die zur Höhenverstellung des Meßkopfes 13 dient. Mit dieser Verstelleinrichtung ist es möglich, die Meßköpfe zur Einstellung bestimmter Sollwerte zu verschieben. Nach dem Wechsel von Arbeitswalzen ist es jeweils notwendig, die Meßvorrichtung bei geschlossenem Walzspalt abzugleichen. Zu diesem Zweck werden zunächst die laufenden Arbeitswalzen gegeneinandergefahren. Anschließend steuern die Signale A und B nach F i g. 5 die Verstelleinrichtungen so lange an, bis die Meßköpfe 13 bzw. 13' die Position der Referenzringe 11 bzw. 11' erreicht haben und die Signale A und B zu Null geworden sind. Damit ist der Abgleichvorgang beendet, so daß die automatische Nachführung der Meßköpfe abgeschaltet werden kann. Nach dem Schließen des Walzspalt-Regelkreises durch das Aufschalten des Differenzsignals A — B nach F i g. 5 auf den Regler kann der Sollwert neu vorgegeben werden. Dies erfolgt durch ein definiertes Verstellen des unteren Meßkopfes A nach F i g. 3. Es ist aber auch möglich, je nachdem, wo die Walzspaltanstellung angreift den Meßkopf B für Sollwertverstellungen zu benutzen. Über den geschlossenen Regelkreis folgt die entsprechende Arbeitswalze 10 jeder vertikalen Bewegung des zugeordneten Meßkopfes 13, so daß auf diese Weise eine genaue Sollwertvorgabe für beliebig große Walzspalte möglich ist. Hierbei bleiben die Genauigkeit und die Auflösung der Meßvorrichtung unverändert.To set the desired value, the height of the measuring heads 13, 13 'can be adjusted in a defined manner. F i g. 4 shows the structure required for adjustment for a measuring head. The measuring head 13 protrudes from a housing 12 which has a stepping motor 19 inside. The output shaft of this stepping motor 19 drives a threaded spindle via a tensioned pair of gears 18, 17, which is used to adjust the height of the measuring head 13. With this adjustment device it is possible to move the measuring heads to set certain target values. After changing work rolls, it is necessary to adjust the measuring device with the roll gap closed. For this purpose, the running work rolls are first moved against each other. The signals A and B then control according to FIG. 5 until the measuring heads 13 and 13 'have reached the position of the reference rings 11 and 11' and the signals A and B have become zero. This ends the calibration process, so that the automatic tracking of the measuring heads can be switched off. After closing the roll gap control loop by switching on the difference signal A - B according to FIG. 5 the setpoint can be specified again on the controller. This is done by a defined adjustment of the lower measuring head A according to FIG. 3. But it is also possible, depending on where the roll gap adjustment engages, to use the measuring head B for setpoint adjustments. Via the closed control loop, the corresponding work roll 10 follows every vertical movement of the associated measuring head 13, so that in this way an exact setpoint specification is possible for roll gaps of any size. The accuracy and the resolution of the measuring device remain unchanged.
Ist eine Positionierung des Meßkopfes nach Fig.4 vorgesehen, so kann über eine entsprechende Steuereinheit jede gewünschte Walzenstellung nach der Vorgabe durch einen Kodierschalter, einen Prozeßrechner oder ein analoges Signal eingestellt werden. Diese Art der Einstellung erlaubt es auch, beliebige Korrekturwerte einzugeben. Is a positioning of the measuring head according to Fig.4 provided, any desired roller position according to the Specification can be set by a coding switch, a process computer or an analog signal. These The type of setting also allows you to enter any correction values.
Die Genauigkeit der Sollwertvorgabe hängt bei Verstelleinrichtungen mit Schrittmotoren in erster Näherung nur von der Konstanz der Spindelsteigung ab, die heutzutage mit sehr großer Genauigkeit erreichbar ist. Die Meßvorrichtung ist daher auch für Walzspalte · größerer Abstände einsetzbar und verspricht wegen der Genauigkeit eine gute Parallelführung der Arbeitswalzen. Wegen der Verwendung von Schrittmotoren zur Sollwerteinstellung kann ein digitales Anzeigegerät für die eingegebenen Werte benutzt werden.The accuracy of the setpoint specification depends primarily on adjustment devices with stepper motors Approximation only depends on the constancy of the spindle pitch, which can be achieved nowadays with a very high degree of accuracy is. The measuring device can therefore also be used for roll gaps of greater distances and, because of the Accuracy a good parallel guidance of the work rolls. Because of the use of stepper motors for A digital display device can be used to set the setpoint value for the entered values.
Die beschriebene Meßvorrichtung erfaßt die Position der Arbeitswalzen direkt und berührungslos mit am Gerüst installierten Meßköpfen ohne Schleif- oder Meßringe. Dadurch kann sie sowohl für langsam- als auch für schnellaufende Walzgerüste benutzt werden. Der Meßbereich ist bei hoher Auflösung beliebig groß, die Meßempfindlichkeit über den gesamten Meßbereich konstant. Die Genauigkeit und die Auflösung bleiben auch bei Anwendung einer kapazitiven Meßeinrichtung aufgrund der seitlichen Anordnung der Meßköpfe von Kühlmitteln unbeeinflußt. Wie aus F i g. 3 zu erkennen ist, wird in einem solchen Fall der obere Meßkopf 13' wegen der Abschirmung durch die Arbeitswalze 10' nicht beeinflußt, während der untere Meßkopf 13 wegen der seitlichen Anordnung ebenfalls nicht beeinflußt wird. Kühlmittel werden nach aller Erfahrung lediglich im Mittelbereich der Arbeitswalzen in solcher Menge aufgespritzt, daß die Randbereiche praktisch frei bleiben; in den seitlichen Bereichen ist daher allenfalls mit vom Kühlmittel stammendem Dunst zu rechnen, der aber — wie praktische Versuche gezeigt haben — ohne Einflub auf die Messung ist. Durch ihre Anordnung in Höhe der Stützwalzen 15 (siehe Fig. 3) ist die Vorrichtung auch genügend gegen Bandverlauf oder Bandrisse geschützt. Nach dem Wechseln von Arbeitswalzen ist das Nullabgleichen ohne wesentliche Montage- und lustierungsarbeiten möglich.The measuring device described detects the position of the work rolls directly and without contact with am Scaffolding installed measuring heads without slip rings or measuring rings. This means it can be used for both slow and can also be used for high-speed roll stands. The measuring range is arbitrarily large with high resolution, the measuring sensitivity constant over the entire measuring range. The accuracy and the resolution remain even when using a capacitive measuring device due to the lateral arrangement of the measuring heads of Coolants unaffected. As shown in FIG. 3 can be seen, in such a case the upper measuring head 13 ' because of the shielding by the work roll 10 'not influenced, while the lower measuring head 13 because of the lateral arrangement is also not affected. According to all experience, coolants are only sprayed on in the central area of the work rolls in such an amount that the edge areas are practically free stay; in the lateral areas, therefore, at most, haze originating from the coolant is to be expected, the but - as practical tests have shown - has no influence on the measurement. Due to their arrangement in Height of the support rollers 15 (see Fig. 3), the device is also sufficient against the course of the belt or Tape tears protected. After changing work rolls, zeroing is not essential Assembly and lustering work possible.
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
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