AT522234B1

AT522234B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial

Info

Publication number: AT522234B1
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: 2022-05-15
Also published as: EP3930940A2; CN113382812B; ZA202104559B; IL285670A; TWI732455B; BR112021013352A2; JP7703447B2; US20220143677A1; HRP20240960T1; TW202100262A; KR102880932B1; JP2022521767A; IL285670B1; CN113382812A; EP3930940B1; HUE067621T2; WO2020172694A2; KR20210132683A; ES2980824T3; CA3125331A1

Abstract

Verfahren und Vorrichtung 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 gemessen und die erhaltenen Messwerte in das die Anstellung der anstellbaren Richtrollen steuernde Modell eingegeben werden.

Description

Beschreibung

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM GERADERICHTEN VON DRAHT ODER BANDMATERIAL

[0001] 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.

[0002] 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 Produktund/oder Prozessdaten, die online in das Modell eingebracht werden und dieses verändern, ohne die dafür nötigen Messungen zu spezifizieren. Es ist auch nicht klar, ob bzw. in welchem Ausmaß das Modell einen Rückschluss auf die genaue Geometrie des gerichteten Endproduktes zulässt.

[0003] Die WO 2015/144539 A1 offenbart ein Verfahren, bei welchem innerhalb einer Testmessung ein Zusammenhang u.a. von Kräften, die auf Richtwalzen wirken, und „Richtguteigenschaften“, wie etwa die Planheit des Richtgutes, ermittelt wird. Anschließend wird ein Modell gebildet, das es erlaubt, innerhalb eines Richtprozesses aus laufenden Richtguteigenschaften die Anstellung von Richtwalzen anzupassen. Nachteilig ist, dass das Verfahren nur als separates Verfahren getrennt von einem laufenden Richtprozess in einer anderen Anlage durchgeführt werden kann.

[0004] 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 Geradheit des gerichteten Drahtes gewährleisten.

[0005] 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 gemessen und die erhaltenen Messwerte in das die Anstellung der anstellbaren Richtrollen steuernde Modell eingegeben werden.

[0006] Vorteilhaft wird (ii) die Temperatur des Materials am Ausgang jeder Richtrolle oder jedes Richtblockes gemessen.

[0007] Die Messung (i) der an den Richtrollen angreifenden Kräfte erfolgt zweckmäßig mittels an den Lagerbolzen der Richtrollen angeordneter Dehnungsmessstreifen, welche die Biegemomente in axialer, vertikaler und/oder horizontaler Richtung messen.

[0008] Die Messung (ii) der Temperatur erfasst die in das Richtgut eingebrachte Umformungsenergie. Durch diese Messung können gegebenenfalls Materialeigenschaften, die in das Modell einfließen, korrigiert werden. Es ist möglich, dass diese Messung nur am Anfang eines Richtprozesses oder zum Kalibrieren einer Richtvorrichtung durchgeführt wird.

[0009] Die Messung der Drahteigenschaften kann auch in Form einer Messung der Position des Materials zweckmäßig in Anschluss an jede der Richtrollen durch Messung der Abweichung des Materials von der Durchlaufachse in der Anstellrichtung der Richtrollen erfolgen. 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 Drahtmaterial auftretenden Vibrationen, deren Messwert ebenso in das die Anstellung der anstellbaren Richtrollen steuernde Modell eingegeben wird. Es ist denkbar, dass die Positionsmessung 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.

[0010] Vorteilhaft werden zwei wie oben erwähnte Dressurvorrichtungen hintereinander vom Material durchlaufen, wobei eine Dressurvorrichtung horizontal angeordnete Richtrollen und die andere vertikal angeordnete Richtrollen aufweist.

[0011] 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 erwähnt.

[0012] 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 dass die Richtrollen der gegenüberliegenden Reihe alle an das 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 mittels an diesen selbst angeordneten Dehnungsmessstreifen, sowie die Temperatur des Materials mittels am Eingang und Ausgang der Dressurvorrichtung angeordneter Messeinrichtungen messbar sind bzw. ist, wobei alle erhaltenen Messwerte dem das Anstellen der anstellbaren Richtrollen steuernden Modell zuführbar sind.

[0013] 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 anstellbaren Richtrollen steuernden Modell zuführbar sind.

[0014] 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 anstellbaren Richtrollen steuernden Modell zuführbar sind.

[0015] Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, worin 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.

[0016] Die Dressurvorrichtung der Fig. 1 und 2 besitzt zwei gegeneinander 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, 6, 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. Normalerweise durchläuft der Draht hintereinander zwei zueinander jeweils um 90° versetzte Dressurvorrichtungen, wobei eine Dressurvorrichtung horizontale Richtrollen und die andere Dressurvorrichtung vertikale Richtrollen aufweist. Der Hauptarbeitsbereich der Erfindung umfasst Drahtdurchmesser zwischen etwa 4 mm und etwa 20 mm.

[0017] Die ersten beiden Richtrollen 3 der in den Fig. 1 und 2 unteren Reihe haben feststehende Drehachsen. Die an diese anschließende untere Richtrolle 4 ist mittels einer bei 5 angedeuteten Stellvorrichtung einzeln für sich an das durchlaufende 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 höhenverstellbar 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.

[0018] 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 Richtrollengarnitur. Die Temperaturmesseinrichtungen sind bei den Punkten 16 angedeutet. Die Temperaturmessung kann auch am Ausgang jeder der Richtrollen 3, 4, 6, 10 erfolgen.

[0019] Die im Anschluss an jede der Richtrollen 3, 4, 6, 10 angeordneten 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 resultierenden Störgrößen zu eliminieren.

[0020] Alle erwähnten Messgrößen werden in das die Anstellung der anstellbaren Richtrollen 6, 4, 10 steuernde Modell eingegeben.

[0021] 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 werden, z.B. ebenso einfach aufgebaute Piezosensoren.

Claims

Patentansprüche

1. 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 (i) 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, 6, 10) gemessen und die erhaltenen Messwerte in das die Anstellung der anstellbaren Richtrollen (6, 4, 10) steuernde Modell eingegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Drahtes oder Bandmaterials am Ausgang jeder Richtrolle (3, 4, 6, 10) gemessen wird.

3. 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 Dehnungsmessstreifen (17) die Biegemomente in axialer, vertikaler und/oder horizontaler Richtung gemessen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Materials (1) im Anschluss an jede der Richtrollen gemessen und die erhaltenen Messwerte in das die Anstellung der anstellbaren Richtrollen (6, 4, 10) steuernde Modell eingegeben werden, wobei 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 Anstellrichtung der Richtrollen (3, 4, 6, 10) ist.

5. 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 anstellbaren Richtrollen (4, 6, 10) steuernde Modell eingegeben wird.

6. 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 angeordnete Richtrollen aufweist.

7. 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 ermittelt 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, 6, 10) angreifenden Kräfte mittels an diesen selbst angeordneten 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.

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

9. 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 zuführbar sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen