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Dokumentenidentifikation DE19722523A1 03.12.1998
Titel Verfahren und Vorrichtung zur hydraulisch-elektrischen Spaltregelung
Anmelder Bühler AG, Uzwil, CH
Erfinder Jaenke, Alexander, St. Gallen, CH;
Herzig, Kurt, Niederuzwil, CH
Vertreter Frommhold, J., Dr., Pat.-Ass., 38114 Braunschweig
DE-Anmeldedatum 30.05.1997
DE-Aktenzeichen 19722523
Offenlegungstag 03.12.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.12.1998
IPC-Hauptklasse B21B 37/58
IPC-Nebenklasse B02C 4/32   B02C 4/14   B02C 25/00   
Zusammenfassung Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Spaltbreite (h) zwischen mindestens zwei in einem Walzwerk zusammenarbeitenden Walzen. Bei Veränderung des Spaltes während des Walzenvorgangs durch Störgrößen werden sowohl der Kolbenweg als auch die Ventilstellung erfaßt und korrigiert, so daß der Spalt die vorbestimmte Breite wieder annimmt. Die vorbestimmte Breite kann während des Betriebes durch den Betreiber geändert werden.
Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch die Anordnung eines Ventils (10) an einem Zylinder (1) mit jeweils einem Regelkreis für das Ventil (10) und den Zylinder (1).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur hydraulisch-elektrischen Regelung des Walzenspaltes bei Walzwerken, insbesondere bei Mehrwalzwerken zur Verarbeitung von flüssigen bis hochpastösen Farben und anderen Medien.

In der früheren DE 30 16 785 der Anmelderin ist ein hydraulisches Mehrwalzwerk mit zwei oder mehreren Walzen, deren Stirnlager durch eine Hydraulik-Kolben-Zylinder-Anordnung miteinander verbunden sind, offenbart. Durch Anlegen von Hydraulikdruck an die Klemm- oder Lösekammer der Hydraulik-Kolben-Zylinder-Anordnung werden die Walzen aufeinander zu oder voneinander weg mit einer Klemm bzw. Lösekraft beaufschlagt, wobei durch Voreinstellung des maximalen Drucks in den Klemmkammern eine minimale Spaltbreite fest voreingestellt wird. Die Schwankungen der Spaltbreite im Betrieb werden durch Verstellen eines Druckreduzierventils für die Lösekammern entsprechend verkleinert bzw. vergrößert. Dieser Druckreduzierventil wird durch einen Walzenspaltgeber angesteuert.

In einer weiteren DE 30 16 786 der Anmelderin ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Spaltbreite zwischen zwei in einem Mehrwalzwerk zusammenarbeitenden Walzen beschrieben. Die Einstellung des Walzenspaltes beruht auf folgendem Prinzip. Bei einer Veränderung der Spaltbreite während des Walzenvorgangs wird zunächst unter Beibehaltung des Walzendrucks die Kühl- bzw. Heizintensität in dem Sinne verändert, daß der Spalt die vorbestimmte Breite wieder aufnimmt, und daß, falls der Variationsbereich der Kühl- bzw. Heizintensität nicht ausreicht, der Walzendruck zur Herstellung bzw. Wiederherstellung der vorbestimmten Spaltbreite, wie in der oben genannten DE 30 16 785 verändert wird.

Jede der Walzen hat ein eigenes Steuersystem bzw. Regler. Dem Regler der ersten Walze wird ein Ist-Signal über einen Temperaturfühler der Walze und ein Soll-Signal über einen Sollwertgeber zugeführt.

Am Ausgang des Reglers entsteht somit ein Temperatursteuersignal, welcher an einen Steuerschieber angelegt wird. Ein weiteres Temperatursignal aus dem Regler ist an eine Differenztemperatur - Einstellstufe angelegt und ein am Ausgang dieser Stufe erstelltes Signal stellt für die zweite Walze ein Solltemperatursignal. Dieses Signal wird dem Regler der zweiten Walze zugeführt. Ein Ausgangssignal dieses Reglers wird einem weiteren Steuerschieber analog dem ersten Schieber zugeführt, welcher den Querschnitt des Wasserrohres so abdeckt, daß die Temperatur der Walze auf einen vorgegebenen Sollwert eingeregelt wird. Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung sind Kühl- oder Heizwasserrohre, wobei für jede Walze eine Kühl- oder Heißwasserrohr vorgesehen ist. Ferner ist nachteilig der Übergang von dem ersten Kühl- bzw. Heizvariationsbereich zu dem zweiten Variationsbereich, wo mit dem Walzendruck und dessen Änderungen zur Veränderung der Spaltbreite gearbeitet wird.

Die Praxis zeigt, daß die minimale Spaltbreite vor Beginn der Produktion grundsätzlich mechanisch, z. B. mit Zahnrädern eingestellt wird. Die Spaltschwankungen, welche durch die Viskositätänderungen des bearbeitenden Produktes auftretenden, erst nachdem Produktionsabschluß d. h. außerhalb des Betriebes neu eingestellt werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die gewünschte Spaltbreite zwischen mindestens zwei in einem Mehrwalzwerk zusammenarbeitenden Walzen im Betrieb wiederherzustellen bzw. reproduzierbar zu machen. Bei Schwankungen der Spaltbreite infolge Störgrößen wird diese nicht, wie in den bekannten Lösungen außerhalb des Betriebs oder im Betrieb eingestellt, sondern die für ein bestimmtes Produkt vorgegebenen Parameter für die Einstellung der schwankenden Spaltbreite abberufen werden.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Das neue Verfahren zeichnet sich dadurch, daß der Kolbenweg in der Hydraulik-Kolben-Zylinder-Anordnung und die Ventileinstellung während des Walzenvorgangs erfaßt und korrigiert werden, so daß der Spalt die vorbestimmte Breite wieder annimmt. Die vorbestimmte Spaltbreite ist in einem Vergleicher am Eingang des ersten Regelkreises eingespeist. Ferner sind auch Stellungen des Kolbens S, eingespeist. Ein erster Wegmesser erfaßt die Kolbenstellung während des gesamten Walzenvorganges und liefert entsprechende Ist-Signale an den ersten Regler, welcher mit einem Stellsignal eine neue Einstellung des Kolbens bestimmt. Nach dem neuen Verfahren wird neben dem Kolbenweg auch die Ventilstellung erfaßt und korrigiert. Dieses wird mit dem zweiten Regelkreis gelöst. Ein weiterer Wegmesser registriert die Ventilstellung und schickt Ist-Signale an einen zweiten Regler. In einem Vergleicher am Eingang des zweiten Reglerkreises wird das Einstellsignal für das Ventil mit dem Ist-Signal für das Ventil verglichen und an den zweiten Regler gegeben so, daß am Ausgang des zweiten Reglers ein Stellsignal für das Ventil ausgeht. Damit werden das Ventil und dementsprechend der Zylinder neu geregelt. Dieses Verfahren weist mehrere Vorteile gegenüber der früheren Anmeldung der Anmelderin der DE 30 16 786. Zu einem entfällt die erste Stufe des bekannten Verfahrens, nämlich die Einstellung der Spaltbreite mit Hilfe der Kühl- bzw. Heizintensität samt komplizierten und kostspieligen Kühl- oder Heizwasserrohren, zu anderem entfallen auch mehrere Druckreduzierventile und der Gegendruckreduzierventil für die zweite Einstellvariante mit dem Walzendruck. Der überragende Vorteil ergibt sich jedoch daraus, daß nach dem neuen Verfahren der Spalt während des Walzenvorgangs frei wählbar ist und der Sollwert geregelt wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine neue Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Die Vorrichtung weist ein Ventil, welches an der Hydraulik-Kolben-Zylinderanordnung angeordnet ist, auf. Zwei gekoppelten Regelkreise erfassen und korrigieren den Kolbenweg des Zylinders und die Ventilstellung. Bevorzugt sind ein P-Regler für den Regelkreis für den Zylinder und ein PID-Regler für den zweiten Regelkreis für das Ventil. Diese Vorrichtung eignet sich insbesondere für Verwendung in Walzwerken.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Zweiwalzwerkes in Stirnansicht und

Fig. 2 eine schematische Darstellung nach Art eines Blockschaltbildes der erfindungsgemäßen Regelkreisen.

In Fig. 1 sind zwei parallel zueinander angeordnete und miteinander einen Walzenspalt h bildende Walze 6, 7 dargestellt, welche durch eine Hydraulik-Kolben-Zylinderanordnung auf einen vorbestimmten mehr oder weniger geringer Abstand gehalten sind. Jedem Walzenpaar ist beidseitig an der Stirnseite jeweils eine Kolben-Zylinderanordnung vorgesehen. Jeder Kolben-Zylinderanordnung ist ein Ventil 10, welches die erstmalige Einstellung des Zylinders 1 wiederherstellt, angeordnet.

Laut Fig. 2 registriert ein Wegmesser 2 den Kolbenweg während des Walzenvorgangs und schickt ein Ist-Signal xi an einen Vergleicher 3, der mit dem Eingang eines ersten Reglers 4 verbunden ist. In dem Vergleicher 3 sind die Sollwerte xs für den Kolbenweg von außen vorgegeben, z. B. von einer Steuerung 5, und eingespeist. Der Vergleicher 3 gibt ein Differenzsignal xw aus Signalen xi und xs an den ersten Regler 4, welcher ein Stellsignal xst an einen weiteren Vergleicher 8 abgibt. Ein zweiter Wegmesser 11 liefert die Ventilstellung yi an den zweiten Vergleicher 8. Dieser gibt ein Differenzsignal yw aus den Signalen yi und xst an einen weiteren Regler 9, welcher ein Stellsignal yst an das Ventil 10 abgibt. Auf diesem Wege wird der vorbestimmte Walzenspalt h bzw. dessen Veränderungen während des Walzenvorgangs korrigiert, so daß optimale Qualität des Produktes gewährleistet wird. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen gekoppelten Regelkreise entfallen auch der in oben zitierten früheren Lösungen verwendete Gegendruckreduzierventile. Weitere Kosteneinsparungen entstehen daraus, daß auch die Druckreduzierventile für die Klemmkammern der Kolben-Zylinderanordnung entfallen. Die erstmalige Einstellung bzw. die Wiederstellung des Walzendrucks in den Klemm- und Lösekammern der Kolben-Zylinderanordnung erfolgt mit Hilfe eines einzigen Ventils, d. h. für jede Kolben-Zylinder- Anordnung ist ein in der Fig. 2 gezeigter gekoppelter Regelkreis vorgesehen. Bezugszeichenliste 1 Zylinder

2 erster Wegmesser

xi Regelgröße (Kolbenweg)

3 erster Vergleicher

xs Sollwert für den Kolbenweg (wird von außen vorgegeben)

xw Regelabweichung (xw = Xi-Xs)

4 erster Regler (P-Regler)

xst Stellgröße für den Kolbenweg

5 Steuerung

6, 7 Walzen

8 weiterer Vergleicher

9 zweiter Regler (PID-Regler)

10 Ventil

11 zweiter Wegmesser

yi Regelgröße (Ventilposition)

ys Sollwert für Ventilposition

yw Regelabweichung

h Walzenspaltbreite


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Abstimmen des Spaltes auf das Produkt während des Walzenvorganges zwischen mindestens zwei in einem Walzwerk zusammenarbeitenden Walzen, welche durch zwischen auf den Walzenstirnseiten vorgesehenen Hydraulik-Kolben-Zylinderanordnungen gegenseitig klemmbar bzw. voneinander lösbar sind, wobei ein dem Produkt angepaßter vorbestimmter Walzendruck und Walzenspalt eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Veränderung der Spaltes h während des Walzenvorgangs der Kolbenweg und die Ventilstellung erfaßt und korrigiert werden, so daß der Spalt die vorbestimmte Breite annimmt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenspalt (h) über zwei Regelkreise erfaßt und eingestellt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Regelkreis den Kolbenweg und der zweite Regelkreis die Ventilstellung erfaßt und einstellt.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkreise gekoppelt sind.
  5. 5. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem hydraulischen Walzwerk.
  6. 6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil (10) am Zylinder (1) angeordnet ist und daß dem Ventil (10) und dem Zylinder (1) jeweils ein Regelkreis zugeordnet ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß der erste Regelkreis für den Zylinder (1) den Zylinder (1) selbst, einen Wegmesser (2), einen ersten Regler (4), einen zweiten Regler (9) und ein Ventil (10) umfaßt.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Regelkreis für das Ventil (10) das Ventil (10) selbst, einen zweiten Wegmesser (11), und den zweiten Regler (9) umfaßt.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Regler vorzugsweise ein P-Regler ist.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Regler vorzugsweise ein PID-Regler ist.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10 gekennzeichnet durch Verwendung in einem hydraulischen Walzwerk.






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