AT522234A1

AT522234A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial

Info

Publication number: AT522234A1
Application number: ATA77/2019A
Authority: AT
Original assignee: Evg Entwicklungs U Verwertungs Ges M B H
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-09-15
Also published as: ZA202104559B; AT522234B1; KR20210132683A; JP2022521767A; WO2020172694A3; IL285670A; CA3125331A1; CN113382812A; TW202100262A; US20220143677A1; WO2020172694A2; EP3930940B1; BR112021013352A2; TWI732455B; CN113382812B; EP3930940A2

Abstract

Verfahren zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial mittels einer Dressurvorrichtung mit an gegenüberliegenden Seiten des durchlaufenden Materials ( 1) versetzt angreifenden Richtrollen (3, 4, 6, 10), von denen einige abhängig von einem Modell, das anhand von Eingangsdaten des Materials und bei dessen Durchlauf durch die Dressurvorrichtung ermittelten Daten des Drahtes und der Dressurvorrichtung stochastisch ermittelt worden ist, automatisch so angestellt werden, dass die Anforderungen an die Geradheit erfüllt werden, wobei die Stellung mindestens einer Richtrolle laufend adaptiert wird aufgrund der genannten, beim Durchlauf durch die Dressurvorrichtung erfassten Daten, welche für die erzielte Geradheit repräsentativ sind, wobei (i) die Größe und Richtung der an den Richtrollen angreifenden Kräfte an den Richtrollen selbst und/oder (ii) die Temperatur des Materials vor und nach dem Durchgang durch die Anordnung der Richtrollen und/oder (iii) die Position des Materials im Anschluss an jede der Richtrollen gemessen und die erhaltenen Messwerte in das die Anstellung der anstellbaren Richtrollen steuernde Modell eingegeben werden.

Description

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SCHÜTZ u. PARTNER

PATENTANWÄLTE KG EUROPEAN PATENT AND TRADEMARK ATTORNEYS

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DIPL.-ING. DR. TECHN. ELISABETH SCHOBER TELEFAX: (+43 1) 532 41 31 DIPL.-PHYS, DR. PHIL. TOBIAS FOX E-MAIL: MAIL@PATENT.AT

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial mittels einer Dressurvorrichtung mit an gegenüberliegenden Seiten des durchlaufenden Materials versetzt angreifenden Richtrollen, von denen einige abhängig von einem Modell, welches anhand von Eingangsdaten des Materials und bei dessen Durchlauf durch die Dressurvorrichtung ermittelten Daten des Materials und der Dressurvorrichtung stochastisch ermittelt worden ist, automatisch so angestellt werden, dass die Anforderungen an die Geradheit erfüllt werden, wobei die Stellung mindestens einer Richtrolle laufend adaptiert wird aufgrund der genannten, beim Durchlauf durch die Dressurvorrichtung erfassten Daten, welche für die erzielte Geradheit

repräsentativ sind.

Ein derartiges Verfahren ist beschrieben in der DE-A-196 53 569. Diese Schrift spricht jedoch nur sehr allgemein von während des laufenden Richtprozesses gemessenen Produkt- und/oder Prozessdaten, die online in das Modell eingebracht werden und dieses verändern, ohne die dafür nötigen Messungen zu spezifi-

zieren. Es ist auch nicht klar, ob bzw. in welchem Ausmaß das

Modell einen Rückschluss auf die genaue Geometrie des gerich-

teten Endproduktes zulässt.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen geschlossenen Regelkreis für ein autonomes Verfahren anzugeben, um Richtgut von unbekannter, variabler Krümmung geradezurichten. Das Verfahren soll mit größerer Verlässlichkeit die angestrebte Ge-

radheit des gerichteten Drahtes gewährleisten.

Dies wird beim eingangs genannten Verfahren dadurch erreicht, dass

(i) die Größe und Richtung der an den Richtrollen angreifenden Kräfte an den Richtrollen selbst und/oder

(ii) die Temperatur des Materials vor und nach dem Durchgang durch die Anordnung der Richtrollen und/oder

(iii) die Position des Materials im Anschluss an jede der Richtrollen gemessen und die erhaltenen Messwerte in das die Anstellung der anstellbaren Richtrollen steuernde Modell ein-

gegeben werden.

Vorteilhaft wird (ii) die Temperatur des Materials am Ausgang

jeder Richtrolle oder jedes Richtblockes gemessen.

Die Messung (i) der an den Richtrollen angreifenden Kräfte er-

folgt zweckmäßig mittels an den Lagerbolzen der Richtrollen

axialer, vertikaler und/oder horizontaler Richtung messen.

Die Messung (ii) der Temperatur erfasst die in das Richtgut

eingebrachte Umformungsenergie. Durch diese Messung können ge-

gebenenfalls Materialeigenschaften, die in das Modell einflie-

ßen, korrigiert werden. Es ist möglich, dass diese Messung nur

am Anfang eines Richtprozesses oder zum Kalibrieren einer

Richtvorrichtung durchgeführt wird.

Die Messung (iii) der Position des Materials erfolgt zweckmä-

ßig in Anschluss an jede der Richtrollen durch Messung der Abweichung des Materials von der Durchlaufachse in der Anstell-

richtung der Richtrollen. Hierfür kommen bekannte optische

oder berührungslose (z.B. magnetische) Messverfahren in Frage.

Dies gilt auch für die außerdem für die zweckmäßige Messung

der am durchlaufenden Drahtmaterials auftretenden Vibrationen,

deren Messwert ebenso in das die Anstellung der anstellbaren

Richtrollen steuernde Modell eingegeben wird. Es ist denkbar,

dass die Positionsmessung (111) nur zu Beginn des Verfahrens

zu Kalibrationszwecken durchgeführt wird, während im laufenden

Betrieb die Messung der an den Richtrollen angreifenden Kräfte

zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genügt.

vertikal angeordnete Richtrollen aufweist.

Die Erfindung betrifft im übrigen eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Dressurvorrichtung mit zwei einander gegenüber längsversetzt angeordneten Reihen von antriebslosen Richtrollen, die im Betrieb an einem zwischen den Reihen durchlaufenden Draht angreifen, um diesen geradezurichten, wobei einige Richtrollen abhängig von einem Modell automatisch gesteuert so an das Material anstellbar sind, dass die Anforderungen an die Geradheit des aus der Dressurvorrichtung austretenden Materials erfüllt sind, wobei das Modell anhand von eingegebenen Eingangsdaten des Drahtes und von in der Dressurvorrichtung erfassten Daten der Dressurvorrichtung und des Materials stochastisch ermittelt ist. Eine

derartige Vorrichtung ist in der eingangs zitierten DE-A er-

wähnt.

Die Erfindung besteht bei einer solchen Vorrichtung darin, dass die zuerst auf das Material einwirkenden Richtrollen der einen Reihe feststehende Achsen haben und die anschließend an derselben Seite des Materials angreifende Richtrolle einzeln

für sich an das durchlaufenden Material anstellbar ist, und

Material anstellbar sind, wobei die zuerst auf das Material

einwirkenden Richtrollen dieser Reihe gemeinsam und die anSchließend am Material angreifende Richtrolle derselben Reihe

einzeln für sich anstellbar sind bzw. ist, und wobei die Größe

und Richtung der an den Richtrollen angreifenden Kräfte mit-

tels an diesen selbst angeordneten Messeinrichtungen, wie z.B. Dehnungsmessstreifen, sowie die Temperatur des Materials mittels am Eingang und Ausgang der Dressurvorrichtung angeordne-

ter Messeinrichtungen messbar sind bzw. ist, wobei alle erhal-

tenen Messwerte dem das Anstellen der anstellbaren Richtrollen

steuernden Modell zuführbar sind.

In einer Alternative der Erfindung ist die Temperatur des Materials im Anschluss an eine oder mehrere Richtrollen mittels dort jeweils angeordneter Messeinrichtungen messbar, wobei

ebenfalls alle erhaltenen Messwerte dem das Anstellen der an-

stellbaren Richtrollen steuernden Modell zuführbar sind.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Position des Materials im Anschluss an eine oder mehrere Richtrollen mittels dort jeweils angeordneter Messeinrichtungen messbar, wobei

ebenfalls alle erhaltenen Messwerte dem das Anstellen der an-

stellbaren Richtrollen steuernden Modell zuführbar sind.

Fig. 1 eine Dressurvorrichtung mit einem durch diese laufenden

Draht, Fig. 2 dieselbe Dressurvorrichtung mit angedeuteten

Messstellen der an den einzelnen Richtrollen auftretenden

Kräfte und der Drahttemperatur und Fig. 3 eine Richtrolle mit

daran angeordnetem Dehnungsmessstreifen zeigt.

Die Dressurvorrichtung der Fig. 1 und 2 besitzt zwei gegen-

einander horizontal versetzt angeordnete Reihen horizontaler

Richtrollen 3, 4, 6, 10. Eine Reihe greift am zu richtenden

Draht unten und die andere Reihe am zu richtenden Draht oben

an. Das zu richtende Material 1 kann auch Bandmaterial (nicht

gezeigt) sein; im folgenden wird mit dem Ausdruck Material der

Draht oder Bandmaterial bezeichnet. Die Richtrollen 3, 4, €,

10 haben keinen Drehantrieb, die Dressurvorrichtung wird vom

Draht als Material 1 durchlaufen, der durch nicht gezeigte

Vorschubrollen in Richtung des Pfeiles 2 bewegt wird. Norma-

lerweise durchläuft der Draht hintereinander zwei zueinander

jeweils um 90° versetzte Dressurvorrichtungen, wobei

eine Dressurvorrichtung horizontale Richtrollen und die andere Dressurvorrichtung vertikale Richtrollen aufweist. Der Haupt-

arbeitsbereich der Erfindung umfasst Drahtdurchmesser zwischen

etwa 4 mm und etwa 20 mm.

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ren Reihe haben. feststehende Drehachsen. Die an diese an-

schließende untere Richtrolle 4 ist mittels einer bei 5 ange-

deuteten Stellvorrichtung einzeln für sich an das durchlaufen-

de Material 1 anstellbar. Die drei ersten Richtrollen 6 der

oberen Reihe sind gemeinsam an das Material 1 anstellbar und sind zu diesem Zweck auf einem gemeinsamen Träger 7 gelagert,

der mittels eines Hebels 8 durch einen Stellmotor 9 höhenver-

stellbar ist. Die an die oberen Richtrollen 6 anschließende

obere Richtrolle 10 ist mittels einer bei 11 angedeuteten

Stellvorrichtung einzeln für sich an das Material anstellbar.

Fig. 2 veranschaulicht die mit f£ bezeichneten Messungen der

verschiedenen an den einzelnen Richtrollen angreifenden Kräfte sowie die Temperaturmessungen am Material 1 vor und nach dem

Durchgang durch die Anordnung der Richtrollen. Im allgemeinen

erwärmt sich das Material 1 beim Richten durch eine Richtrol-

lengarnitur. Die Temperaturmesseinrichtungen sind bei den

Punkten 16 angedeutet. Die Temperaturmessung kann auch am Aus-

gang jeder der Richtrollen 3, 4, 6, 10 erfolgen.

Die im Anschluss an jede der Richtrollen 3, 4, 6, 10 angeord-

neten Messeinrichtungen zur Feststellung der Position des

Drahtes sind in Fig. 2 nicht eingezeichnet. Es handelt sich

dabei um bekannte optische oder magnetische Messeinrichtungen,

welche die Abweichung des Materials 1 von der Durchlaufachse in bzw. parallel zur Anstellrichtung der Richtrollen 6, 4, 10, d.h. im dargestellten Fall in der Vertikalrichtung, messen. Nicht eingezeichnet ist auch eine Vibrationsmesseinrichtung, welche die im Fall des Geraderichtens geriffelter Drähte am Draht auftretenden Vibrationen misst, um die daraus resultie-

renden Störgrößen zu eliminieren.

Alle erwähnten Messgrößen werden in das die Anstellung der an-

stellbaren Richtrollen 6, 4, 10 steuernde Modell eingegeben.

Fig. 3 zeigt eine Richtrolle 13 in einem größeren Maßstab mit an ihrem Lagerbolzen 12 in jeweils einer Nut 15 angeordneten Dehnungsmessstreifen 17. Für eine verbesserte Messung von Kräften und Kraftrichtungen, die auf eine Rolle wirken, sind bis zu vier Dehnungsmessstreifen 17 im Lagerbolzen 12 einer Richtrolle vorgesehen. Dabei sind die Dehnungsmessstreifen 17 parallel zueinander im Lagerbolzen 12 angeordnet. Sie sind ferner um die Achse des Lagerbolzens 12 herum in Viertelkreisabständen (um 90° versetzt) angeordnet. Anstatt der Dehnungsmesstreifen 17, die den Vorteil haben, einfach aufgebaut und ausreichend messgenau zu sein, können andere Druck- oder Biegungsmesssensoren in oder an den Lagerbolzen 12 verwendet wer-

den, z.B. ebenso einfach aufgebaute Piezosensoren.

Claims

. > ® 00... ° ° ° .. .. ° ee. .. * .. .. .. .. .. .. Patentansprüche:

Verfahren zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial mittels einer Dressurvorrichtung mit an gegenüberliegenden Seiten des durchlaufenden Materials versetzt angreifenden Richtrollen, von denen einige abhängig von einem Modell, das anhand von Eingangsdaten des Materials und bei dessen Durchlauf durch die Dressurvorrichtung ermittelten Daten des Materials und der Dressurvorrichtung stochastisch ermittelt worden ist, automatisch so angestellt werden, dass die Anforderungen an die Geradheit erfüllt werden, wobei die Stellung mindestens einer Richtrolle laufend adaptiert wird aufgrund der genannten, beim Durchlauf durch die Dressurvorrichtung erfassten Daten, welche für die erzielte Geradheit repräsentativ sind, dadurch gekennzeichnet, dass

(ii) die Größe und Richtung der an den Richtrollen (3, 4, 6, 10) angreifenden Kräfte an den Richtrollen selbst und/ oder

(ii) die Temperatur des Materials (1) vor und nach dem Durchgang durch die Anordnung der Richtrollen (3, 4, €, 10) und/oder

(i1i) die Position des Materials (1) im Anschluss an jede

der Richtrollen gemessen und die erhaltenen Messwerte in

steuernde Modell eingegeben werden.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Drahtes oder Bandmaterials am Ausgang

jeder Richtrolle (3, 4, 6, 10) gemessen wird.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der an den Richtrollen (3, 4, 6, 10) angreifenden Kräfte mittels an den Lagerbolzen (12) der Richtrollen (3, 4, 6, 10) angeordneter Dehnungsmessstrei-

fen (17) die Biegemomente in axialer, vertikaler und/oder

horizontaler Richtung gemessen werden.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Position des Drahtes oder Bandmaterials im Anschluss an jede der Richtrollen (3, 4, 6, 10) eine Messung der Abweichung des Materials (1) von der Durchlaufachse in bzw. parallel zur Anstell-

richtung der Richtrollen (3, 4, 6, 10) ist.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass außerdem die am durchlaufenden Draht

oder Bandmaterial auftretenden Vibrationen gemessen werden

und der Messwert ebenso in das die Anstellung der anstell-

+7 331 2: 37.05 2°, °.

baren Richtrollen (4, 6, 10) steuernde Modell eingegeben

wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dressurvorrichtungen hintereinander vom Draht oder vom Bandmaterial durchlaufen werden, wobei eine Dressurvorrichtung horizontal angeordnete

Richtrollen (3, 4, 6, 10) und die andere vertikal angeord-

nete Richtrollen aufweist.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Dressurvorrichtung mit zwei einander gegenüber längsversetzt angeordneten Reihen von antriebslosen Richtrollen (3, 4, 6, 10), die im Betrieb an einem zwischen den Reihen durchlaufenden Material (1) angreifen, um dieses geradezurichten, wobei einige Richtrollen (6, 4, 10) abhängig von einem Modell automatisch gesteuert so an das Material (1) anstellbar sind, dass die Anforderungen an die Geradheit des aus der Dressurvorrichtung austretenden Materials erfüllt sind, wobei das Modell anhand von eingegebenen Eingangsdaten des Materials (1) und von in der Dressurvorrichtung erfassten Daten der Dressurvorrichtung und des Materials stochastisch ermit-

telt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zuerst auf das

Material (1) einwirkenden Richtrollen (3) der einen Reihe feststehende Achsen haben und die anschließend an derselben Seite des Materials (1) angreifende Richtrolle (4) einzeln für sich an das durchlaufenden Material (1) anstellbar ist, und dass die Richtrollen (6, 10) der gegenüberliegenden Reihe alle an das Material (1) anstellbar sind, wobei die zuerst auf das Material (1) einwirkenden Richtrollen (6) dieser Reihe gemeinsam und die anschließend am Material (1) angreifende Richtrolle (10) derselben Reihe einzeln für sich anstellbar sind bzw. ist, und wobei die Größe und Richtung der an den Richtrollen (3, 4, ©, 10) angreifenden Kräfte mittels an diesen selbst angeordneten Messeinrichtungen, wie z.B. Dehnungsmessstreifen (17), sowie die Temperatur des Materials (1) mittels am Eingang und Ausgang der Dressurvorrichtung angeordneter Messeinrichtungen (16) messbar sind bzw. ist, wobei alle erhaltenen Messwerte dem das Anstellen der anstellbaren

Richtrollen (6, 4, 10) steuernden Modell zuführbar sind.

Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Materials (1) im Anschluss an eine oder mehrere Richtrollen (3, 4, 6, 10) mittels dort jeweils angeordneter Messeinrichtungen messbar ist, wobei ebenfalls

alle erhaltenen Messwerte dem das Anstellen der anstellba-

sind.

Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Materials (1) im Anschluss an eine oder mehrere Richtrollen (3, 4, 6, 10) mittels dort jeweils angeordneter Messeinrichtungen messbar ist, wobei ebenfalls alle erhaltenen Messwerte dem das Anstellen der

anstellbaren Richtrollen (6, 4, 10) steuernden Modell zu-

führbar sind.