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Verfahren und Vorrichtung zum Richten von Gut auf
einer
Rollenrichtmaschine Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren
und eine Vor-
richtung zum Richten von durchlaufenden Gut, insbesondere
Profilmaterial,
auf einer Rollenrichtmaeohine, bei der ein-
zelne Richtrollen mittels
steuerbaren Antriebs quer zur
Durehlaufriohtung des Gutes verstellbar
sind.
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Beine Richten von Gut auf einer Rollenrichtmaaohine
spielen
mehrere unterschiedliche Einflüsse eine Rolle, insbesondere
Art
und Zigensohaften des zu 'erarbeitenden Werkstoffen,
Art des Profils,
Zustand der Rollen, Art und Auslegung des
Antriebs usw. Diese Einflüsse
ließen es bisher nicht zu,
bestimmte Einsteil- oder Betriebswerte
für die Maschine zu
ermitteln und i$ voraus festzulegen, um
dadurch ein ein-
wandfreies Richtergebnis, günstige Beanspruohungsverhä.ltniese
der Maschine und möglichst such eine gute Ausnutzung
der
Antriebsleistung der Maschine $u erreichen. Vielmehr
ist es
bis heute in praktischen Betrieb so, daß das Anstellen
der
Richtrollen rein geffihlsaUig erfolgt. Dies führt
zu einer
sehr starken ibhitngigkeit der Riohtqualitiit
und der Nasohinenausnutsung von den gerade zur Verfügung
stehenden
Personal. So kommt es weiterhin dazu, daß
auch die pro
Schicht durchgesetzte Menge an
Richtgut je nach dem Bedienungspersonal der Maschine beträchtlich
schwankt. Es
ist sogar möglich, daß ein bestimmtes
Profil überhaupt
nicht gerichtet werden kann, weil der einzige Mann,
der
dieses Profil beherrscht, nicht zur Verfügung steht.
Ziel
der Erfindung ist es, hier Abhilfe zu schaffen und
einen Weg zu finden,
um trotz der unterschiedlichen Ein-
flüsse ein einwandfreies Richtergebnis
bei gleichzeitiger
günstiger Betriebsweise der Maschine zu erzielen und
dabei so weit wie möglich von den gönnen und der Geschicklichkeit den
Bedienungspersonals unabhängig zu werden.
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Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß einerseits
die grtimmung den aus der Maschine auslaufenden Gutes und
andererseits
wenigstens an einem Seil der Rollen die Rol-
lenposition oder die Hollenbelßstung
ständig gemessen wer-
den, daß für die Position oder die Belastung
dieser Rol-
len Sollwerte oder Sollwertbereiche vorgegeben werden
und
daß die Verstellbewegung einer oder mehrerer Rollen nach
Richtung
und Größe bzw. Geschwindigkeit derart geregelt
wird, daß
die Krümmung den gutes einen vorgegebenen Wert
erreicht bzw. Null
wird und dabei außerdem die Istwerte für die Rollenposition oder Rollenbelastung
innerhalb zu-
lässiger Abweichungen von den Sollwerten bleiben.
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Bei der Erfindung ist erkannt worden, daß
sich für jeden
Einsatzfall bsw. für jedes zu richtende Profil
güntige Betriebsbedingungen ermitteln lassen,,etwa durch Nennungen der Druckkräfte
an den Rollen und der Geradheit den Gutes, die als Einstellwerte
mit entsprechenden Toleranzgronasn vorgegeben werden können, und
daß in Verbindung damit eine
.Regelung im Sinne eines einwandfreien
Richtergebnisses unter Einhaltung optimaler Betriebsbedingungen
der Maachine erfolgen kann, wodurch die bisher bestehenden
Schwie-
rigkeiten beseitigt Werdes.
Es ist grundsätzlich
möglich, die Regelung von Hand auszuführen, etwa in der Form, daß
der Bedienungsmann nach Maligabe von angezeigten Istwerten im Vergleich zu vorgegebenen
Sollwerten sowohl der Krümmung des auslaufenden Gutes als auch der Rollenposition
oder der Rollenbelastun-
gen die Rollenanntellung ändert. Damit
ergbit sich gegen-
über dem bisher üblichen Vorgehen bereits eine erhebliche
Erleichterung,
weil nunmehr nur noch darauf geachtet zu
werden braucht, daß die Rollenposition
bzw. die Rollenbe-
lastungen sich innerhalb vorgegebener Werte bewegen.
Insbesondere
sieht die Erfindung jedoch vor, die Regelung
unter Verwendung selbsttätig
arbeitender Mittel durohzuführen. Damit ist dann eine völlige Unabhängigkeit
des
Richtvorganges von menschlicher Tätigkeit erreicht.
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Je nach dem Bedarfsfall oder nach der Art des $u
richten-
den Profils kann die Regelung gemäß der Erfindung gleich-zeitig
auch in zwei Ebenen ausgeführt werden, :.B. in der
Vertikal- und in
der Horizontalebene oder in der Ebene des
größten und in
der Ebene des geringsten Widerstandsmoments.
Weiterhin sieht die
Erfindung vor, äaß an den angetriebe-
nen Richtrollen der Richtmaschine
die Antriebsleietungen gemos®en werden und daß die Rollenverstellung
derart gere-
gelt wird, daß die Leistungen der vorhandenen Rollenantriebe
innerhalb vorgegebener Bereiche bleiben. Dabei kann
es entsprechend den
Gegebenheiten s:B. so sein, daß die
Leistungen der Antriebe
untereinander möglichst gleich ge-
halten werden oder daß sie
in Verhältnis ihrer Auslegung
oder Nennleistung gehalten werden.
Auf diese Weise wird
vermieden, daß der Antrieb einer Rolle oder kollengruppe
überlastet wird, w4Lhrend ein weiterer Antrieb leerläuft
oder gar angetrieben wird.
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Bei einer zweckmäßigen DurohfUhrung des Verfahrens
sieht die
Erfindung vor, daß bei der Regelung zu einen Zeitpunkt
je-
weils nur eine Rolle eine Verstellbewegung erfährt
und die
Verstellung einer weiteren Rolle dann beginnt,
wenn bei
der zuvor verstellten Rolle eine Grenze, des Sollwertbereiches
der Rollenposition oder der Rollenbelastung er-
reicht ist. Ein solches
Vorgehen macht die Regelung über-
sichtlich und läßt
sich mit einfachen Mitteln auch auto-
matisch ausführen. Dabei
kann aufgrund.bekannterGesetzmäßigkeiten, insbesondere bezüglich
der an den Rollen auf-
tretenden Kräfte, von vorneherein
festgelegt werden, bei
welcher Rolle und in welcher Richtung zuerst durch
die Re-
gelung eine Verstellung bewirkt werden soll, wenn eine po-
sitive
oder eine negative Krümmung des auslaufenden Gutes
vorhanden
ist, und r3lche Rolle dann als nächste verstellt
wird.
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Um die Istwerte der Rollenbelastungen zu erhalten, ist es
nicht
unbedingt erforderlich, die Belastung oder Druck-
kraft an jeder Rolle zu
messen, sondern es kann gemäß der
Erfindung auch so vorgegangen
werden, daß für einen Teil
der Rollen, namentlich.für die nicht
quer zu ihren Dreh-
achsen verstellbaren Rollen, die Belastung indirekt
aus bei den anderen Rollen gemessenen Werten ermittelt werden.
Dies
ist möglich, weil die Kräfte an den einzelnen Rollen
sich gegenseitig
beeinflussen und die Beziehungen hierfür
bekannt sind. Die Ermittlung der
nicht unmittelbar gemes-
senen Kräfte kann deshalb z.B.
mittels einer einfachen Rechenschaltung erfolgen. Hierdurch läßt
sich je nach der
Maschine eine mehr oder weniger große Zahl von
Meßstellen" einsparen.
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Ist an eine Handregelung gedacht, so besteht eine zweokmä-Bige
Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß der
Erfindung
darin, daß an einem Bedienungsstand od.dgl. An-
zeigegeräte für die
mit geeigneten Meßeinriehtungen er-
mittelten Istwerte
der Krümmung des aua-der Maschine aus-
laufenden Gutes sowie
der Betriebswerte an den Richtrollen in Verbindung mit einer Angabe
der Bollwertbereiohe sowie
Schalt- oder Betätigungselemente
für die Veratellantriebe der Rollen vorgesehen sind. Betriebswerte können
die Posi-
tionen der Rollen oder die Rollenbelastungen
und auch die Antriebsleistungen für die Rollen bzw. deren Drehzahlen sein.
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Als geeignete Vorrichtung zur automatischen Durchführung des
Verfahrene sieht die Erfindung vor, daß eine in an sich bekannter Weine einen
Sollwertepxeieher und Mittel zum Soll-letwert-Vergleich aufweisende, selbsttätig
arbeitende Regeleinrichtung eingangs$eitig mit Meßwertgebern für die Krümmung
den aus der Maschine auslaufenden Gutes sowie für die Betriebswerte an den
Richtrollen und ausgangsseitig mit Stellantrieben für die Richtrollen bzw. mit Schalt-
oder Steuermitteln für diese Stellantriebe verbunden ist.
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Die Sollwerte können direkt als Bereiche in den Speichern eingegeben
werden. Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß der Sollwertspeicher Einstellorgane
für die Vorgabe konkreter Sollwerte aufweist und in der Regeleinrichtung Glieder
zur Bildung von Toleranzgrenzen für die Sollwerte vorhanden sind. Dies ist z.B.
mit einer einfachen Transistorschaltung möglich.
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Weiterhin läßt sich die Ausbildung so treffen, daß die Regeleinrichtung
Mittel zur festen Vorgabe der Reihenfol-ge von im Verlauf
der Regelung nacheinander zu verstellen-
den Rollen sowie zur Vorgabe
der Verntellrichtung jeweils
für positive und negative Krümmung des auslaufenden
Gutes enthält. Zu diesem Zweck kann beispielsweise eine Schalt-matrix
vorgesehen werden. Dabei leßt sich ggfs. auch der
Einfluß der
Rollen-verntellung auf die Verteilung der Antriebeleintungen bei den Drehantrieben
der Rollen berücknichtigen.
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Die Erfindung sieht ferner Yor, daß die Regeleinrichtung
einen Rechner zur optimalen Auswahl der jeweils für
die
Regelung zu verstellenden Rolle oder Rollen und der Art
der Verstellbewegung enthält. Hierbei bestimmt der Rech-
ner
aufgrund der vorgenommenen Programmierung in jedem
Fall selbst,
welche Rolle in welcher Richtung verstellt
werden soll. Insbesondere können
bei dieser Ausführung .auch mehrere Rollen gleichzeitig eine Verstellung
im Rah-
men des Regelvorganges erfahren, was im Hinblick auf das
gewünschte
Gesamtergebnis und auf die Geschwindigkeit
der Regelung von Vorteil sein kann.
Als Rechner läßt sich
ein Analog- und/oder Digitalrechner
verwenden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die
Vorrichtung
Schaltmittel zum Ein- und Ausschalten der
Regeleinrichtung in Abhängigkeit
von der Besetzung des
Richtsystems der Richtmaschine mit Richtgut.
Dabei ist . die Ausführung insbesondere so, daß die Regelung nur
wirksam werden kann, wenn die volle Länge der Maschinenstrecke
durch Richtgut besetzt ist. Dies läßt sich z.B. mit Hilfe
von
Lichtschranken bzw. sonstigen berührungslos arbeiten-
den Elementen
oder aber auch durch Abtastglieder errei-
chen. Weiterhin ist es möglich,
eine bestimmte Mindest-
belastung an allen Richtrollen als Kriterium
für die Be-
setzung des Richtsysteme mit Richtgut
heranzuziehen.
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Die Regelung lüßt sich im Sinne eines einfachen oder
mehr-
fachen P-Reglern oder auch als PD-, PI- oder PID-System
ausbilden. Außerdem können durch geeignete Mit- oder Ge-
genkopplungen
der einzelnen Regelstrecken alleine oder
untereinander entsprechend regeltechnischen
Grundsätzen.
die Zeitkonstanten des Systeme den Erfordernissen angepaßt
bzw. unschädlich gemacht werden.
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Die Messung der Rollenbelastung läßt sich z.B.
mittels
Druclmreßdosen oder Dshnungsmeßstreifen durchführen. An-
stelle
einer Kraft- oder Druohessung kann ggfs. auch eine
Weg-
oder Positionsmessung stattfinden. Als Sollwertbereich kann z.B.
eine Abweichung der Boll-Ist-Dilterens vom Sollwert von 24 bis
25 % nach oben und unten gewählt werden.
Die Messung
der Krümmung des aus der Maschine auslaufen-
den Gutes kann
je nach den Gegebenheiten mittels eines
berührend oder berührungslos arbeitenden
Meßgeräts er-
folgen. Beispielsweise kann ein pneumatisches Meßgerät
zweckmäßig sein.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
werden
nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Es
zeigen:
Fig. 1 eine Rollenrichtmaschine mit einer ersten Ausfüh-
rung
der Regelvorrichtung,
Fig. 2 eine andere Ausführung der Regelvorrichtung
und
Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs
eines
Regelvorganges.
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In Fig. 1 ist als Beispiel eine zum Richten von Profil-
material,
Flachmaterial u.dgl. dienende Rollenrichtmaschine 1 dargestellt, die
drei untere Richtrollen R1, R3, R5
und zwei obere Richtrollen
R2, R4 aufweist. $1e Erfindung ist jedoch nicht auf eine solche Maschine
beschränkt, son-
dern schließt auch Richtmaschinen
mit einer anderen Zahl
,tun Richtrollen ein. Bei der wiedergegeb--ien
Maschine sind die unteren Rollen R1, R3, R5 mit Hilfe von Motoren
M1, M3, M5 über Gewindespindeln 2 quer zur Durchlaufriohtung des Gutes
3 in vertikaler Richtung verstellbar, wie
durch Pfeile angedeutet ist.
Jeder der oberen Rollen R2,
R4 ist ein Antriebsmotor für die Drehbewegung
zugeordnet.
Hinter der Richtmaschine 1 ist ein Gerät 4 zur
Messung
der Krümmung des auslaufenden Gutes 3 vorgesehen. Dieses
Gerät
kann z.B. als auf dem Gut aufliegender Wagen ausge-
bildet
sein und in der Mitte der so vorhandenen Basis einen Meßkopf Kr
geeigneter Art aufweisen.
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Jeder unteren Richtrolle R1, R3, R5 ist zur Messung
der
Rollenbelastung eine Druolaxeßdose D1, D2, D3 zugeordnet,
die bei der dargestellten Ausführung im Kraftflug des
9erstellantriebs
liegt. Diese Druokmtßdosen liefern elek-
trische Ausgangswerte,
die einer Verstärker- und Convertereinheit 5 zugeführt werden.
Hier erfolgt die Uasrrand-
-lung der anfallenden Signale
in gleichphasige Wechselspannungeamplituden. Aus diesen werden in einer sich
an-
schließenden Einheit 6 mit Hilfe von Meatransformatoren
weitere Signale gebildet, die den Belastungen der Rollen
R2,
R4 entsprechen. Dies ist möglich, da folgende Bezie-
hungen bestehent
P2 = 195 a P1 + 095 x y3 . - 095 z 25
24 =
1,5 a P5 + 0,5 x 23 - 095 x P1 . wobei P jeweils die an
der durch den Index bezeichneten
Rolle@wirekende Kraft bedeutet. Entsprechend
diesen Glei-
chungen sind die Maßtransformatoren der Einheit 6 ge-
wickelt.
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Die somit vorhandenen Istwerte für die an den fünf Rol-
len
R1 sie R5 vorhandenen Belastungen werden in einer wei-
teren Einheit
7 mit Sollwerten verglichen, die an einem
Sollwertgeber
8 einstellbar sind, s.B. durch Potentiomater, mittels Steckkarte
oder auf sonstige geeignete Wei-
se. Der Soll-Istwert=Vergleioh
kann s.B. über Transforma-
toren erfolgen, wodurch sich Spannungen
ergeben, deren
Größe proportional der Abweichung von Sollwort
ist. Die
gebildete Soll-Ist-Differens wird einer weiteren
Stufe 9
zugeführt, in der die Toleransbereiohe für die Sollwerte,
d.h.
jeweils die zulässige Größe der Abweichungen von
den Sollwerten,
einstellbar vorgegeben sind. Dabei läßt
sich z.B. mit Hilfe von
Vorwiderständen und Transistoren, denen jeweils der entsprechende
Richtungssinn zugeordnet ist, die Anordnung so treffen, da$ bei Erreichen
der obe-
ren und der unteren Toleranzgrenze fUr die Abweichung
den
Istwertes vom Sollwert ein Relais anspricht. Pür alle
fünf
Richtrollen läßt sich auf diese weise mit sehn Re-
lais
oder entsprechenden =lementen der jeweils herrrohende Zustand an den
Rollen darstellen.
Nach Maßgabe diesen Zustanden
werden nun über eine wei-
tere Einheit 10, beispielsweise eine
Schaltmatrix, die Verstellantriebe M1, M3, M5 für die Rollen R1, R3, R5
in
der einen oder anderen Richtung eingeschaltet, etwa
über Relais a1,
n1, a2, n2 und a3, n3. In der Einheit
10 wird dabei auch der Einfluß
der Krümmung berücksich-
tigt. Der Krümmungsmeßwert
wird vom Gerät 4 einem Ver-
stärker 11 zugeführt, in dem gleichzeitig
darüber ent-
schieden werden kann, ob das auslaufende Gut eine posi-
tive
Krümmung (nach oben) oder eine negative Krümmung (nach unten) aufweist
oder ob das Gut die erforderliche
Geradheit hat. Demzufolge gelangt
ein entsprechendes Sig-
nal an die Einheit 10, in der dann je nach
Vorhandensein einer positiven oder negativen Krümmung Kontaktsätze
oder
elektronische Schalter betätigt werden. Die Einheit
10 ist ferner so
ausgebildet, daß eine bestimmte Reihen-
folge der im jeweiligen
Fall zu verstellenden Rollen
zwangsläufig vorgegeben ist.
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Mit den Ziffern 12 und 13 sind zwei Lichtschranken bezeichnet-,
die über nicht besondere dargestellte bekannte
Mittel bewirken,
daß die Regeleinrichtung nur in Tätig-
keit treten kann, wenn
die gesamte Richtstrecke mit
Richtgut besetzt ist.
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Den Ablauf eines Regelvorganges mit Hilfe einer solchen
Einrichtung
veranschaulicht Yig. 3, in der die an den
einzelnen Richtrollen herrschenden
Druckkräfte in ihrem
zeitlichen Verlauf wiedergegeben Bind, wobei die
Kräfte 229 P4 von der waagerechten Zeitachse nach oben und die
Kräfte
P1, P3, 2 5 nach unten aufgetragen sind. Mit geetriohelten Linien sind
die Sollwerte P1s bis Pss einge-
zeichnet, von denen
um einen gewiesen Betrag, z.H. 25 % nach oben un@
unten abgewichen worden kann. Strichpunktiert ist der Verlauf
der ung i angegeben. Ausgegangen wird tos eines Zustand
zum Zeitpunkt t = 0,
bei !es eine positive, 4.h. nach
oben gerichtete ir U s-
mung K'=
1/R des auslaufenden Profilee 3 vorhanden ist
und bei dem die
eingetragenen Rollenbelastungen P1 bis
P5 vorliegen. Das
durch die Schaltung der Einheit 10
festgelegte Regelprograana
sieht in diesem Falle vor,
daß zunächst die über den Sollwert
liegendd und höchst-
belastete Rolle R4 zu entlasten
ist, und zwar. durch Ab-
stellen der Rolle R5, d.h. Bewegen
dieser Rolle nach un-
ten. Dabei zieht das Relais n5 an, so
daL1 der Verstell-
metor M5 in der entsprechenden Richtung
läuft. Hierdurch
treten nun die zwischen t = 1 und
t m 2 dargestellten Belastungsänderungen auf, wobei sich alle
Rollendrücke ihren Sollwerten nähern. Ist dabei auch die .Krümmung
K
des aus der Maschine auslaufenden Gutes 3 zu Null gewor-
den,
no ist das gewünschte Ergebnis erreicht und-der Re-
gelvorgang
wird beendet.
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B® sei stattdessen jedoch angenommen, daß z.B. aus nicht
beeinflußbaren
Gründen immer noch eine positive Irtimmung vorliegt. Dann setzt
sich der Regelvorgang im Sinne einer
weiteren@Rollenentlastung
fort, bis eine vorgegebene un-
tere Grenze das Sollwertbereiches für
die Belastung der
Rolle R5 erreicht ist. Dies ist zum Zeitpunkt
t = 3 der
Fall. Ist auch hierdurch die Krümmung des auslaufenden
Guten noch nicht beseitigt, so beginnt nunmehr entspre-
chend der
vorgegebenen Rangfolge eine Vorstellung der
Rolle R3, und
zwar im Sinne einer Anstellung derselben.
Dies geschieht
im Zeitraum von t # 3 bis t - 4. Falls er-
forderlich, wird
sodann noöh die Rolle R1 abgentellt, woduroh-eioh bei t
= 5 der Endzustand ergibt, bei dem
einerseits die Krttmmung
des auslaufenden Guten Null ist
und andererseits die Rollenbelastungen
unterhalb der
Sollwertbereiche liegen. Durch diese Art der Regelung
ist gewährleistet, daß die Rollen zwar nicht immer mit einem
ganz besten, exakt featgelngton Andruck lautsn, jedoch mit den dieses
näohstliegendea, praktisch möglichen, wodurch eine besondere gUtistige Beanspruchung
der Maschine bei geringetoögliober $olldogbnutaung erzielt
wird.
Bei
dem dargestellten Beispiel ist die Reihenfolge der im Verlauf der Regelung zu verstellenden
Rollen und die Richtung der Verstellung wie folgt: a) bei positiver Krümmung: 1.
Rolle R5 abstellen bis zur unteren Toleranzgrenze, 2. Rolle R3 anstellen bis zur
oberen Toleranzgrenze, 3. Rolle R1 abstellen bis zur unteren Toleranzgrenze, b)
bei negativer Krümmung: 1, Rolle R3 abstellen bis zur unteren Toleranzgrenze, 2.
Rolle R5 anstellen bis zur oberen Toleranzgrenze, 3. Rolle R1 anstellen bis zur
oberen Toleranzgrenze.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführung handelt es sich ebenfalls
um die Regelung bei einer Rollenrichtmaschine der in Fig. 1 wiedergegebenen Art,
iedoch sind hier außerdem noch die Leistungen der Drehaatriebe für die Rollen.R2,
R4 mit einbezogen. Die von geeigneten Meßgeräten h2, h4 für die Antriebsleistungen
abgegebenen Signale gelangen in einen Verstärker 15 und von diesem in einen Rechner
16. Das gleiche gilt für die Signale der Druckmeßdosen D1, D3, D5 für die Rollen
R1, R3, R5, die über den Verstärker 1? dem Rechner zugeführt werden, und ferner
für die Krümmungsmeseung durch das Gerät Kr mit dem Verstärker 18: Mit der Ziffer
19 ist die Sollwert- und Programmeingabe für den Rechner 16 bezeichnet. Die Regelung
erfolgt hier ähnlich wie bei dem zuvor beschriebenen Beispiel, nur daß jetzt die
Anstellung der Rollen nicht allein im Hinblick auf die Krümmung Null und günstige
Rollenbelastung, sondern zugleich auch im Sinne einer entsprechenden Leistungsverteilung
bei den Antrieben der Rollen R2, R4 erfolgt.
Alle in
der vorstehenden Beschreibung erwähnten baw. in der Zeichnung dargestellten
Merkmale sollen, so-
fern der bekannte Stand der Technik
es $uläßt, für sich allein oder auch in Kombinationen als unter
die
Erfindung fallend angesehen werden, auch wenn sie in
den
Ansprüchen nicht ausdrücklich erwähnt sind.