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Dokumentenidentifikation DE3836371A1 03.05.1990
Titel Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber
Anmelder SMS Schloemann-Siemag AG, 4000 Düsseldorf, DE
Erfinder Hild, Berthold, 5909 Burbach, DE;
Bohnenkamp, Heinrich, 4040 Neuss, DE
Vertreter Hemmerich, F., 4000 Düsseldorf; Müller, G., Dipl.-Ing.; Große, D., Dipl.-Ing., 5900 Siegen; Pollmeier, F., Dipl.-Ing., 4000 Düsseldorf; Mey, K., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.Dipl.Wirtsch.-Ing., 5020 Frechen; Valentin, E., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 5900 Siegen
DE-Anmeldedatum 26.10.1988
DE-Aktenzeichen 3836371
Offenlegungstag 03.05.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.05.1990
IPC-Hauptklasse B21B 41/12
IPC-Nebenklasse F15B 9/03   B21B 37/04   
Zusammenfassung Bei hydraulischen Antriebsvorrichtungen für Schlingenheber in kontinuierlich betriebenen Bandstraßen hat es sich gezeigt, daß deren Einsatz bei unterschiedlichen Walzprogrammen mit stark variierenden Bandquerschnitten eine exakte Bestimmung des Bandzuges nur sehr unzureichend möglich ist. Um eine jederzeit exakte Bandzugmessung zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, daß als Antrieb für einen Schlingenheber eine Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen wird, deren beide Kolben über selektiv steuerbare Ventile beaufschlagbar sind, wobei die beiden Kolben miteinander koppelbar sein sollen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber in einer kontinuierlich betriebenen Bandstraße, wobei die Antriebsvorrichtung verschwenkbar gelagert ist und an einem Hebelarm eines als zweiarmigen Hebel ausgebildeten Schlingenhebers angelenkt ist sowie eine Steuerung für diesen Antrieb.

Beim kontinuierlichen Betrieb von Bandstraßen wird angestrebt, daß zwischen den einzelnen Gerüsten kein Zug entsteht. Die einzelnen Gerüste sind jedoch nicht so genau regelbar, daß zwischen den Gerüsten immer wieder Zugspannungen auftreten. Um den Zug zwischen zwei Gerüsten meesen zu können, werden Schlingenheber eingesetzt, die mit einer bestimmten Kraft gegen das Band gedrückt werden, und deren Auslenkung ein Maß für den Zug zwischen den Gerüsten darstellt.

Es sind bereits elektrisch betriebene Schlingenheber bekannt, deren Nachteile jedoch darin liegen, daß die verhältnismäßig großen Massen nur zu langsam bewegt werden können und daß dadurch der Schlingenheber bei schnellen Zugänderungen zu träge nachgeführt wird. Es wurden auch pneumatisch angetriebene Schlingenhebel vorgeschlagen, die jedoch durch die Komprimierbarkeit der Luft zu weich arbeiten und unkontrolliert ansprechen. Im Ansprechverhalten sind diese pneumatisch betriebenen Schlingenheber ebenfalls langsam.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, Schlingenheber mit einem hydraulischen Antrieb zu versehen. Dabei hat es sich jedoch herausgestellt, daß die bei unterschiedlichen Bandquerschnitten unterschiedlichen Kräften von den bekannten hydraulischen Schlingenhebern nicht optimal aufgebracht werden können. Diese Schlingenheber müssen auf die maximal aufzubringende Kraft ausgelegt werden. Bei den kleinsten aufzubringenden Kräften ist das System derart überdimensioniert, daß Reibungen von Kolben-Zylinder-Einheiten und Ventilen derart ins Gewicht fallen, daß die Anlage bei den kleinen erforderlichen Drücken nicht mehr optimal betreibbar ist. Hinzu kommt, daß die Servoventile sehr weich zugefahren werden, um den Systemdruck entsprechend den kleinen notwendigen Kräften zu mindern, so daß am hydraulischen Zylinder zwar der entsprechende Druck ansteht, ein genügend großer Durchfluß durch das Ventil jedoch nicht gewährleistet ist, so daß auch dieser Zylinder nur sehr langsam schnellen Zugänderungen im Bande folgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber dahingehend zu verbessern, daß auch bei unterschiedlichen Bandquerschnitten der Schlingenheber jeweils optimal betrieben werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen ist, deren beide Kolben über selektiv steuerbare Ventile beaufschlagbar sind, und daß die beiden Kolben miteinander koppelbar sind.

Dadurch wird erreicht, daß bei kleinen erforderlichen Kräften lediglich eine Kolben-Zylinder-Einheit wirksam werden muß. Werden jedoch große Kräfte, z.B. bei großen Bandquerschnitten verlangt, so sind beide Kolben-Zylinder-Einheiten beaufschlagbar und damit wirksam.

Bei hohem dynamischen Richtungswechsel im Betrieb der Antriebsvorrichtung mit beiden Zylindern muß verhindert werden, daß der Kraftschluß zwischen den Kolben des vorderen zur Kolbenstange des hinteren Zylinders unterbrochen wird. Dazu hat es sich bewährt, daß die beiden Kolben hydraulisch gegeneinander vorspannbar sind. Ein geschlossener Kraftfluß wird auch erreicht, wenn die beiden Kolben mechanisch koppelbar ausgeführt werden, oder wenn die Kolben fest miteinander gekoppelt sind.

Von Vorteil ist, wenn die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten eine gemeinsame Kolbenstange aufweisen, mit der ein Kolben fest verbunden ist und die in den zweiten Kolben lösbar einrastbar ist, daß die Kolbenstange an ihrem, auf den losen Kolben weisenden Ende federbeaufschlagbare Spreizsegmente aufweist, die den Kolben in gespreizter Stellung zwischen ihren Anschlägen und einem Anlagebund der Kolbenstange zu arretieren vermögen, und daß ein Entkoppelkolben vorgesehen ist, der einen Rohransatz aufweist, welcher über die Spreizsegmente schiebbar diese entspreizend zu bewegen vermag.

Dadurch läßt sich ein leichtes Lösen des Kolbens von seiner Kolbenstange erreichen.

Es hat sich bewährt, daß jede der beiden Kolben-Zylinder- Einheiten über steuerbare Rückschlagventile einzeln bzw. gemeinsam ansteuerbar ist. Bei fest verbundenen Kolben muß gewährleistet sein, daß bei Beaufschlagung nur eines Kolbens der zweite Kolben im Leerlauf bzw. auf einem Dämpfungsspeicher arbeitet.

Bemerkenswert ist, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten über zwei parallele Servoventile mit einem Druckspeicher verbindbar sind, und daß die beiden Servoventile unterschiedliche I/Q-Charakteristiken aufweisen.

Die unterschiedlichen I/Q-Charakteristiken bewirken, daß die Ventile in elektrischer Ablöseschaltung angesteuert werden, d.h. im kleinen Signalbereich bis ca. 80% elektrischem Signalstrom arbeitet nur ein Ventil. Erfolgt ein Stellbefehl der über 80% liegt, so wirkt das zweite Ventil analog mit. Damit wird erreicht, daß kleine Stellsignale mit einem kleinen Ventil sehr genau ausgeführt werden, während große Stellsignale einen großen Durchfluß bewirken und damit eine schnelle Reaktion des Schlingenhebers erreicht wird.

Werden kleine Kräfte am Schlingenheber verlangt, so würde über die Servoventile ein sehr hoher Druckabfall entstehen. Um diesen hohen Druckabfall zu vermindern, läßt sich durch ein Druckminderventil der Systemdruck herabsetzen. Dadurch kommen die Servoventile in einen besseren Bereich ihrer Regelcharakteristik; d.h. die Servoventile arbeiten dann nicht im fast vollständig geschlossenen Zustand.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ergeben sich durch die weiterbildenden Ansprüche 2 bis 4.

Die Erfindung wird anhand der Beschreibung einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Schlingenheber-Antriebs mit der entsprechenden Steuerung,

Fig. 1a und 1b die Charakteristik der beiden Servoventile,

Fig. 2 einen Tandemzylinder mit mechanischer Verriegelung,

Fig. 3 den Koppelmechanismus für den Tandemzylinder, wobei der untere Halbschnitt den Kolben in gekoppelter Stellung und der obere Halbschnitt den Kolben in entkoppelter Stellung zeigt, und

Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung der Steuerung nach Fig. 1.

Der Fig. 1 sind die Walzen 1, 1&min; zweier hintereinander angeordneter Walzgerüste entnehmbar. Zwischen den Walzen 1, 1, ist ein Walzband 2 mit einer unterschiedlich groß angedeuteten Schlinge 3 gezeigt. Die Walzbandschlinge 3 ist von einem Schlingenheber 4 untergriffen. Der Schlingenheber 4 wird von einer Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit 5 angetrieben, die am Gelenk 6 schwenkbar gelagert ist. Bei den Kolben-Zylinder-Einheiten 5&min;, 5&min;&min; handelt es sich jeweils um doppelt wirkende Kolben-Zylinder-Einheiten, die unterschiedlich große Zylinderräume aufweisen.

Am Punkt 7 und am Druckbehälter 8 steht der Systemdruck an. Über ein Druckminderventil 9 läßt sich der Systemdruck beliebig drosseln. Am Druckbehälter 10 steht somit der entsprechend gedrosselte Systemdruck an. Über das Ventil 11 läßt sich der Systemdruck bzw. der gedrosselte Systemdruck auf die Servoventile 12 und 13 schalten.

Das Servoventil 12 weist die in der Fig. 1a und das Servoventil 13 weist die in der Fig. 1b wiedergegebene I/Q-Charakteristik auf. Über die Servoventile 12, 13 gelangt der Systemdruck bzw. der gedrosselte Systemdruck auf die Kolben- Zylinder-Einheiten 5&min;, 5&min;&min;. Die Kolben-Zylinder-Einheit 5&min;&min; ist über steuerbare Rückschlagventile 14, 14&min; von der Druckleitung trennbar. Auf der jeweils vom Systemdruck nicht beaufschlagten Seite der Kolben-Zylinder-Einheit 5&min;, 5&min;&min; bewirkt ein Druckvorspannventil 15 eine leichte Vorspannung der Kolben gegeneinander. Druckaufnehmer 16, 16&min;, 16&min;&min;, 16&min;&min;&min; liefern den Druck-Istwelt für die Regelung der Servoventile 12, 13.

Im folgenden wird die Funktion der Antriebsvorrichtung beschrieben. Entsprechend dem Querschnitt des Bandes 2 können über ein Ventil 17 die Rückschlagventile 14 auf Sperren gesteuert werden, so daß nur noch die Kolben-Zylinder-Einheit 5&min; vom Druck beaufschlagt wird. Nach Wahl eines für den Bandquerschnitt günstigen Systemdrucks und der Anzahl der zu beaufschlagenden Kolben-Zylinder-Einheiten 5 wird der Schlingenheber 4 mit konstanter Kraft gegen das Band 2 gedrückt. Verändert sich der Zug im Band 2, so wird die Schlinge 3 größer bzw. kleiner. Dadurch fällt bzw. steigt die Kraft des Schlingenhebers 4 auf das Band 2. Das hat wiederum eine Druckänderung zur Folge, welche über die Druckaufnehmer 16 bis 16&min;&min;&min; erkannt wird. Über einen nicht gezeigten Regelkreis, in dem die von den Druckaufnehmern 16 bis 16&min;&min;&min; ermittelten Drücke mit entsprechenden Sollwerten verglichen werden, werden die Servoventile 12 und 13 angesteuert, die auf den Solldruck und damit auch die entsprechende konstante Kraft regeln.

Kleine von den Druckaufnehmern 16 bis 16&min;&min;&min; ermittelte Druckänderungen haben auch kleine Regelströme zur Folge, die nach der in Fig. 1a gezeigten Charakteristik nur Verstellungen des Servoventiles 12 zur Folge haben. Erst bei größeren Regelströmen wird das Servoventil 13 (siehe Charakteristik Fig. 1b) aufgesteuert.

Fig. 2 zeigt die Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit 5, bei der die Kolben 18 und 19 über eine mechanische Verriegelung miteinander verbindbar sind, so daß das Vorspannventil 15 in der hydraulischen Schaltung entfallen kann.

Der Kolben 18 sitzt fest auf der Kolbenstange 20, die in den Zylinderraum der Kolben-Zylinder-Einheit 5&min;&min; hineinreicht. Am Ende der Kolbenstange 20 ist ein Koppelmechanismus vorgesehen, über den der Kolben 19 mit der Kolbenstange 20 lösbar verbindbar ist. Über den Entkoppelkolben 21 läßt sich der Kolben 19 von der Kolbenstange 20 lösen.

Fig. 3 läßt in der unteren Hälfte erkennen, daß der Kolben 19 zwischen einem Anlagebund 22 der Kolbenstange 20 und Anschlägen der Spreizsegmente 23 fest auf der Kolbenstange 20 sitzt. Der Entkoppelkolben 21 ist in die Entkoppelstellung gefahren. Der Entkoppelkolben 21 weist einen Rohransatz 24 auf, der beim Einfahren der Kolbenstange 20 in denselben bewirkt, daß die Spreizsegmente 23 gegen eine Federkraft entspreizt werden. In dieser Stellung läßt sich die Kolbenstange 20 aus dem Kolben 19 herausziehen.

Die obere Hälfte der Fig. 3 zeigt die Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit vor dem Koppelvorgang. Der Entkoppelkolben 21 ist mit seinem Rohransatz 24 außer Wirkstellung gefahren. Fährt die Kolbenstange 20 bei dieser Stellung des Entkoppelkolbens 21 in den Kolben 19 ein, so werden die Spreizsegmente 23 vom Kolben 19 entspreizt, können sich jedoch hinter dem Kolben 19 wieder spreizen, so daß dieser fest auf der Kolbenstange 20 sitzt.

Fig. 4 zeigt eine Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit 5, deren Kolben 18&min;, 19&min; fest auf der Kolbenstange 20&min; sitzen. Die Kolben-Zylinder-Einheit 5&min;&min; ist mit der hydraulischen Regelschaltung verbunden, während die Kolben-Zylinder-Einheit 5&min; über Rückschlagventile 14&min;&min; und 14&min;&min;&min;, vom Ventil 17 steuerbar, mit der hydraulischen Regelschaltung verbindbar ist. Jede der Zu- bzw. Ableitungen der Kolben-Zylinder-Einheit 5&min; arbeiten über ebenfalls vom Ventil 17&min; beeinflußbare Ventile 25, 25&min; auf einen Dämpfungsspeicher 26. Die Beschaltung der Ventile 14&min;&min;, 14&min;&min;&min; und 25, 25&min; ist so ausgelegt, daß bei geöffneten Ventilen 14&min;&min;, 14&min;&min;&min; die Ventile 25, 25&min; geschlossen sind und umgekehrt.

Bezugszeichenübersicht:

1 Walze

2 Walzband

3 Schlinge

4 Schlingenheber

5 Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit

6 Gelenk

7 Punkt

8 Druckbehälter

9 Drosselventil

10 Druckbehälter

11 Ventil

12 Servoventil

13 Servoventil

14 Rückschlagventil

15 Druck-Vorspannventil

16 Druckaufnehmer

17 Ventil

18 Kolben

19 Kolben

20 Kolbenstange

21 Entkopplungskolben

22 Anlagebund

23 Spreizsegmente

24 Rohransatz

25 Ventile

26 Dämpfungsspeicher


Anspruch[de]
  1. 1. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber in einer kontinuierlich betriebenen Bandstraße, wobei die Antriebsvorrichtung verschwenkbar gelagert ist und an einem Hebelarm eines als zweiarmigen Hebel ausgebildeten Schlingenhebers angelenkt ist, sowie Steuerung für diesen Antrieb, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tandem-Kolben-Zylinder-Einheit (5) vorgesehen ist, deren beide Kolben (5&min;, 5&min;&min;) über selektiv steuerbare Ventile (14) beaufschlagbar sind, und daß die beiden Kolben (5&min;, 5&min;&min;) miteinander koppelbar sind.
  2. 2. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den beiden Kolben-Zylinder-Einheiten (5&min;, 5&min;&min;) vorzugsweise jeweils um doppelt wirkende Kolben-Zylinder-Einheiten handelt.
  3. 3. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten (5&min;, 5&min;&min;) gleich große Zylinderräume und gleich große Kolbenflächen aufweisen.
  4. 4. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderräume und Kolbenflächen der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten (5&min;, 5&min;&min;) unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
  5. 5. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (18, 19) hydraulisch gegeneinander vorspannbar (15) sind.
  6. 6. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (18, 19) mechanisch koppelbar (Spreizsegmente 23) sind.
  7. 7. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (18, 19) fest miteinander gekoppelt sind.
  8. 8. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben-Zylinder-Einheiten (5&min;, 5&min;&min;) eine gemeinsame Kolbenstange (20) aufweisen, mit der ein Kolben (18) fest verbunden ist und die in dem zweiten Kolben (19) lösbar einrastbar ist.
  9. 9. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (20) an ihrem, auf den losen Kolben (19) weisenden Ende federbeaufschlagte Spreizsegmente (23) aufweist, die den Kolben (19) in gespreizter Stellung zwischen ihren Anschlägen und einem Anlagebund (22) der Kolbenstange (20) zu arretieren vermögen, und daß ein Entkoppelkolben (21) vorgesehen ist, der einen Rohransatz (24) aufweist, welcher über die Spreizsegmente (23) schiebbar diese entspreizend zu bewegen vermag.
  10. 10. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Kolben-Zylinder-Einheiten (5&min;, 5&min;&min;) über steuerbare Rückschlagventile einzeln bzw. gemeinsam ansteuerbar ist.
  11. 11. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Einheiten (5&min;, 5&min;&min;) über zwei parallele Servoventile (12, 13) mit einem Druckspeicher (8, 10) verbindbar sind.
  12. 12. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Servoventile (12, 13) unterschiedliche I/Q-Charateristiken aufweisen.
  13. 13. Hydraulische Antriebsvorrichtung für Schlingenheber nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckminderventil (9) vorgesehen ist, über das der Systemdruck variabel einstellbar ist.






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