DE3437777A1

DE3437777A1 - Stuetzwalzenverstellung fuer richtmaschinen

Info

Publication number: DE3437777A1
Application number: DE19843437777
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(grad.) Bäumer; Dieter Ing.(grad.) 5900 Siegen Ohrendorf; Otto Dr.-Ing. Petri
Original assignee: FR W SCHNUTZ GmbH AND Co
Current assignee: FR W SCHNUTZ GmbH AND Co
Priority date: 1984-10-16
Filing date: 1984-10-16
Publication date: 1986-04-24
Also published as: EP0182062A2; EP0182062B1; ATE45895T1; EP0182062A3; US4698990A

Abstract

1 Um bei einer Stützwalzenverstellung von N Stützwalzen je Richtwalze bei Richtmaschinen zum Richten von Bändern und Blechen im Durchlauf, die in Laufrichtung des Richtgutes hintereinanderliegende Züge von Richtwalzen und von Komplementärwalzen aufweisen, gegen die die Richtwalzen anstellbar sind, das Nachstellen der freien Stützwalzen nach einer Verstellung der vorgebenden Stützwalzen zu verbessern, sind die K vorgebenden Stützwalzen frei über die Stützwalzenflucht hinaus anstellbar und die Nachstellung der N-K freien Stützwalzen erfolgt selbsttätig "auf Anlage" aller Stützwalzen an der Richtwalze aufgrund der simultanen Berechnung V/ = /A/* P/ + F/ aller Stützwalzenhöhen und wird mit steuerbaren Verstellmitteln vorgenommen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stützwalzenverstellung von N Stützwalzen je Richtwalze bei Richtmaschinen zum Richten von Bändern und Blechen im Durchlauf, die in Laufrichtung des Richtgutes hintereinanderliegende Züge von Richtwalzen und von Komplementärwalzen aufweisen, gegen die die Richtwalzen anstellbar sind.

Beim Walzen, Wickeln und Schneiden von Bändern und Blechen entstehen bekanntlich Planheitsfehler, die bei den stetig angestiegenen Forderungen an die Qualität der aus solchen Tafeln gefertigten Endprodukte -man denke beispielsweise an Dekorbleche, an Fahrzeugkarosserien oder Waggonwände, Schiff- und Flugzeugbeplankungen- nicht mehr tragbar sind.

Es ist deshalb seit langem bekannt, die Bänder und Bleche, beispielsweise nach dem Schneiden vom Coil, einem Richtvorgang zu unterwerfen, der die Planheit wiederherstellt. Dabei werden sowohl die abwickelbaren (zweidimensionalen) als auch die nicht nichtabwickelbaren (dreidimensionalen) Krümmungen beseitigt.

Die dreidimensionalen Krümmungen, die meist beim Walzvorgang durch unterschiedliches Auslängen der Fasern des Walzbandes entstehen, erfordern dabei den größeren maschinellen Richtaufwand.

Er besteht darin, dass die Richtwalzen (beziehungsweise die jeweiligen durch die hintereinanderliegenden Richtwalzen gebildeten "Richtwalzenzüge") über ihre effektive Länge hinweg -die etwas mehr als die Breite des Richtgutes betragen muss- unterschiedlich tief zwischen die komplementären Richtwalzen eingetaucht werden. Dadurch wird das Richtgut an den Positionen größerer Eintauchtiefe gegenüber den dazu parallelen Fasern gestreckt. Es gelingt damit, die Faserlängen aufeinander anzugleichen. Damit können alle Planfehler behoben werden.

Um über die effektive Länge der Richtwalzen hinweg verschiedene Eintauchtiefen zwischen den Komplementärwalzen zu erreichen, müssen die Richtwalzen elastisch durchgebogen werden.

In bekannter Weise werden dazu die die Richtwalzen stützenden Stützwalzen herangezogen. Diese Stützwalzen sind über die effektive Länge der Richtwalze hinweg angeordnet -je nach Breite zwischen 3 und etwa 13 Stützwalzen-, und stützen die Richtwalze gegen den durch das Richtgut ausgeübten Druck ab.

Liegen alle Stützwalzen auf der Stützwalzenflucht -eine zur Stützwalze parallele, die Richtwalze und die Stützwalzen tangierende Gerade- dann ist auch die Richtwalze ein gerader Balken.

Wird die Anstellung einer der Stützwalzen jedoch über die Stützwalzenflucht hinaus erhöht, dann wird die Richtwalze erwartungsgemäß elastisch durchgebogen, dadurch die Eintauchtiefe zwischen die komplementären Richtwalzen und damit wiederum die Streckung des Richtgutes in dieser Faser erhöht.

Ein Nachteil dieser Anordnung ergibt sich dadurch, dass nicht nur die Verstellung der überangestellten Stützwalze, sondern auch die Nachstellung der benachbarten Stützwalzen während des Laufes der Richtmaschine vorgenommen werden muss.

Das Kriterium für die Verstellung und für die Nachstellung ist "bestes Richtergebnis" am Richtgut.

Jeder dieser Einstellvorgänge erfordert eine relativ große Länge von Richtgut. Ist zunächst die Einstellung der überangestellten Stützwalze, sodann die Nachstellung der Nachbarwalzen gefunden, kann das bis dahin "verbrauchte" Richtgut mit der schließlich gefundenen Einstellung nicht nachgerichtet werden, weil sich die Richtbedingungen gerade für dieses Blech vollständig geändert haben.

Um diesem Nachteil abzuhelfen, werden nach der Erfindung K beliebige, vorgebende Stützwalzen frei über die Stützwalzenflucht hinaus angestellt und die Nachstellungen der N-K freien Stützwalzen erfolgen selbsttätig "auf Anlage" aller Stützwalzen an der Richtwalze aufgrund der simultanen Berechnung

V/=/A/*P/ + F/

mit V/ = Mehrdimensionaler Vektor der Stützwalzenverstellung

/A/ = Matrix der Einflusszahlen

P/ = Mehrdimensionaler Vektor der Stützkräfte

F/ = Mehrdimensionaler Vektor der Richtlast

aller Stützwalzenhöhen mittels steuerbarer Verstellmittel.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass nunmehr die vorgebenden Stützwalzen beliebig auf ein optimales

Richtergebnis hin anstellbar sind und dass die freien Stützwalzen nach Berechnung der Anstellhöhen aus der die Verformung der Richtwalze beschreibenden Funktion selbsttätig derart nachgestellt werden, dass sie sicher an der Richtwalze anliegen. Dadurch entfällt die Beachtung und das Korrigieren des auf jede Verstellung folgenden Betriebszustandes durch das Bedienungspersonal. Die Abhängigkeit von der individuellen Geschicklichkeit des jeweiligen Bedieners ist dadurch wesentlich verringert.

Die definierte Nachstellung der freien Stützwalzen auf Anlage an der Richtwalze ist aber auch eine wesentliche Verbesserung der Richtfähigkeit einer Richtmaschine.

Weil nämlich die Lastverteilung über der Richtwalze vom Zustand des Richtgutes abhängt, die Lastverteilung aber die Verformung der Richtwalze bestimmt, kann die Einstellung der vorgebenden Stützwalzen allein (bei nichtanliegenden freien Stützwalzen) die tatsächliche Biegung der Richtwalze nicht für alle Betriebszustände festlegen. Vielmehr führen die Wechsel in der Lastverteilung über der Richtwalze durch wechselnde Planheitsfehler des Richtgutes zu wechselnden Verformungen der Richtwalze und damit zu wechselnden Streckungen des Richtgutes. Dadurch wird die Wirkung einer Verstellung auf das Richtgut vieldeutig, was die Heranbildung von Bedienungspersonal wesentlich erschwert.

Bei Anordnungen nach der Erfindung hingegen wird der Verformungszustand durch die Einstellung der K vorgebenden Stützwalzen bestimmt und bleibt bei jeder Lastverteilung erhalten, weil die nachgestellten freien Stützwalzen jede Lastveränderung durch reaktive Stützkraftänderungen abfangen. Die Verformung der Richtwalze bleibt dann im wesentlichen unverändert.

Damit ist vor allem auch die Möglichkeit eröffnet, das Richten von Blechen und Bändern auch innerhalb von selbsttätigen, rückgekoppelten Regelungen vorzunehmen, da sich die Nachstellung der freien Stützrollen wegen ihrer Ableitung aus den Anstellungen der vorgebenden Stützrollen nicht aufschaukeln kann.

Die Nachstellung der freien Stützrollen kann nicht im einzelnen sondern nur simultan, also für alle Stützrollen gleichzeitig, bestimmt werden. Das simultane Gleichungssystem hat die folgende, in Vektordarstellung einfache Form:

(1)

V/(f(x1),f(x2)..f(xi)) = /Aii/ * P/(p(x1),p(x2)..p(xi)) + F/(x1..xi)

mit

V/ = i-dimensionaler Vektor aus den Auslenkungen f bei xi

P/ = i-dimensionaler Vektor aus den Stützkräften p bei xi

F/ = Lastverteilung über der Richtwalze

f(xi) = Auslenkung der Stützwalze bei Position xi

/Aii/ = quadratische Matrix der Einflusszahlen

oder abgekürzt

(2)

V/(f1,f2..fi) = /A/ * P/(p1,p2 pi) + F/(i)

V/ = /A/ * P/ + F/

Nach Verstellung wird daraus

(3)

V/(f1,v2, vk,fi) = /A/ * P/(v1,v2..vk,vi) + F/(i)

mit

vi = gegenüber vorher veränderten Komponenten

Durch Auflösung des Systems nach P lassen sich nach den vorgenommenen Verschiebungen die neuen Stützkräfte bestimmen.

Es sind:

(4)

P/(v1,v2, vk,vi) - F/(i) = /A/exp-1 * V/(f1,v2, vk,fi)

mit

/A/exp-1 = Kehrmatrix

diese neuen Stützkräfte.

Im allgemeinen Fall werden dabei negative Lasten auftreten.

Ein solcher Fall stellt jedoch eine unbestimmte Arbeitsbedingung für die Richtmaschine dar, weil negative Lasten anzeigen, dass die betroffene Stützrolle nicht im Eingriff mit der Richtwalze steht. Bei nichtanliegenden Stützrollen wird aber, wie bereits dargelegt, die wirksame Stützwalzenhöhe lastabhängig, was ja gerade verhindert werden soll.

Dieser Betriebszustand wird dadurch beendet, dass jetzt die Stützlast an diesen Stellen willkürlich Null gesetzt wird oder einen bestimmten Wert größer Null erhält. Der damit aus dem Vektor P(v1,v2,..vk,vi) mit negativen Komponenten entstandene neue Vektor P(v1,o2..ok,vi) wird zur Neubestimmung des Verstellvektors V(v1,v2, vi) verwendet, wobei die zuvor verstellten Komponenten v2,vk festgehalten werden. Es ist damit:

(5)

V/(v1,v2 vi) = /A/ * P/(v1,o2, ok,vi) + F/(i)

mit

oi = gewillkürte Stützlast Null

Mit diesem Satz von Stützrollenpositionen wird vermittels Gleichung (4) erneut überprüft, ob negative Lasten vorhanden sind.

Ist dies der Fall, erfolgt wiederum die Nullsetzung dieser Lasten und die anschließende Berechnung eines neuen Satzes von Stützlasten solange, bis keine negativen Stützlasten mehr auftreten. Die Gleichungen (4) und (5) müssen deshalb im allgemeinen mehrmals angewendet werden.

Die Suche nach solchen Sätzen von Stützrollenpositionen, die keine negativen Stützlasten enthalten, wird dadurch vereinfacht, dass die ursprünglich erstmals verstellten Stützrollen während der folgenden Operationen unverändert belassen werden. Das liegt an der physikalischen Ausgangslage: Da die Verstellung gerade dort erfolgt war, wo ein Planheitsfehler im Richtgut vorlag, dürfen nur noch die freien Stützwalzen auf Anlage an die Richtwalze gebracht werden.

Die Matrix /A/ entsteht durch Berechnung aus den jeweils vorliegenden Richtparametern: den Maschinenkonstanten, wie beispielsweise die Richtwalzenlänge, der Richtwalzendurchmesser, die Stützwalzenanzahl, der Stützwalzenabstand und den Konstanten des Richtgutes, wie die Blechdicke, die Blechbreite und die Streckgrenze.

Die Berechnung der der Matrix /A/ zugeordneten Kehrmatrizen /A/*exp-1 erfordert Rechenzeit. Zur Erhöhung der Berechnungsgeschwindigkeit sind deshalb die Umkehrmatrizen in einem Speichermedium abgelegt. Sie stehen dann für jeden Rechengang unmittelbar zur Verfügung.

Die Nachstellung der freien Stützwalzen kann auch dadurch erfolgen, dass die Stützen der Stützwalzen mit Lastsensoren versehen sind, dass K vorgebende Stützwalzen frei über die Stützwalzenflucht hinaus angestellt werden, dass die Nachstellungen der N-K freien Stützwalzen nur solange erfolgt, wie die Verstellung der vorgebenden Stützwalzen andauert und dass alle N-K Lastsensoren eine positive Last anzeigen.

Bei einer solchen Vorrichtung kann der Nachführungsvorgang der freien Stützwalzen bei der "Aufwärtsregelung", also der Vergrößerung der Anstellung, unmittelbar und schnell erfolgen. Es muss jedoch dann auch beispielsweise die Regelung der Maschine suspendiert werden, wenn etwa das Ende des Richtgutes (beispielsweise bei Tafelrichtung) erreicht ist, damit die Regelung stabil bleibt. Es sind also zusätzliche Parameter zu überwachen und zu verarbeiten.

Die "Abwärtsregelung", also die Verringerung der Anstellung, erfolgt durch Rückstellung aller Stützwalzen unter Ähnlichkeitstransformation der Auslenkung aller Stützwalzen.

Es ist weiterhin besonders vorteilhaft, wenn die Anstellung der vorgebenden Stützwalzen in drei Abschnitten erfolgt, wobei im ersten Abschnitt während der Anstellung der vorgebenden Stützwalzen die Lastsensoren der freien Stützwalzen eine positive Last anzeigen, und die Nachstellung nur während der Verstellung der vorgebenden Stützwalzen erfolgt, dass im zweiten Abschnitt die Nachstellung der freien Stützwalzen aus der die Verformung der Richtwalze beschreibenden Funktion berechnet und durch die steuerbaren Verstellmittel nachgestellt ist und dass im dritten Abschnitt eine Abwärtsregelung unter Erhalt der relativen Stützwalzenhöhen erfolgt.

Regelkriterium kann dabei ein vorbestimmter Gesamtdruck zwischen Richtwalzen und Komplementärwalzen sein, der sich durch Aufsummieren der Lasten ergibt.

In einer besonders günstigen Ausbildung der Erfindung sind die Stützwalzen durch hydraulische Mittel betätigbar, weil damit rückgekoppelte Verstellungen der Stützwalzen besonders einfach sind. Insbesondere führt die Verwendung von hydraulisch betätigten Ziehkeilen zu einer robusten, den beim Richten von Blechen vorliegenden Betriebsbedingungen angepassten Anordnung.

In Weiterentwicklung der Erfindung ist diejenige Stützwalze eine vorgebende Stützwalze und selbsttätig angestellt, für die die durch N Sensoren an N Fasern des Richtgutes gemessenen Schwankungen des Richtgutes ein Minimum aufweisen, wobei der Betrag der Anstellung der Schwankung proportional ist, und die verbliebenen N-1 Stützwalzen sind gemäß der Erfindung auf die vorgebende Stützwalze nachgestellt.

Der Vorteil dieser Vorrichtung liegt darin, dass nunmehr eine Regelung ermöglicht ist, die beispielsweise die vor dem Richtvorgang gemessene Schwankung des Richtgutes als Führungsgröße, die nach dem Richtvorgang gemessene Schwankung als Regelgröße verwendet.

Die Zeichnung, anhand derer die Erfindung näher erläutert wird, zeigt in

Fig. 1: Die schematische Darstellung von Richtwalzen und Komplementärwalzen.

Fig. 2: Die auf eine fünffach gestützte Richtwalze im Betriebszustand mit einer vorgebenden und vier freien Stützwalzen wirkenden Kräfte.

Beispiel Ia: Das allgemeine Rechenschema zur Berechnung der Matrix der Einflusszahlen für eine bestimmte, in den

Koeffizienten festgelegten Maschinenkonfiguration.

Beispiel IIa: Die Simultanmatrix der Einflusszahlen für drei Stützwalzen.

Die Maschinenkonfiguration ist:

Richtwalzendurchmesser 45 mm

Lichtwalzenlagerdistanz 1000 mm

Zahl der Abstützungen 3

Stützmittendistanz 250 mm

Stützballenlänge 100 mm

Beispiel IIb: Die Umkehrmatrizen der Simultanmatrix IIa.

Beispiel III: Beispielrechnung für einen Verstellvorgang.

Die Maschinenkonfiguration ist:

Richtwalzendurchmesser d= 45 mm

Aequatoriales Trägheitsmoment I= 201289 mm exp4

Elastizitätsmodul E= 210000 N/mm exp2

Richtwalzenlagerdistanz L= 1500 mm

Anzahl der Abstützungen N= 5

Stützmittendistanz t= 250 mm

Stützballenlänge u= 100 mm

In Fig. 1 stehen Richtwalzen 100,101,102.. den Komplementärwalzen 1000,1001, gegenüber. Stützwalzenpaare 10001,10002, 1000N stützen die Richtwalze 100 ab. Die Stützwalzenpaare sind in Ausgangslage auf einer zur Achse der Richtwalze parallelen Stützwalzenflucht FL angeordnet.

Die Walzen 100,101,102.. bilden einen Richtwalzenzug, dessen Stützwalzen bei der Verstellung durch Anstellung der Stützwalzen jeweils gleich behandelt werden. Wird in der Folge von einer Walze gesprochen, ist deshalb jeweils der Walzenzug gemeint.

Wird danach eine der Stützwalzen (des Richtwalzenzuges) angestellt, -also über die Stützwalzenflucht FL hinaus gehoben- dann verbiegt sich die Richtwalze (der Richtwalzenzug) gemäß der Biegelinie, wenn die Richtwalze sonst kräftefrei ist.

Den Verlauf des Richtgutes R zwischen den Richtwalzen 100,101,102,.. und den Komplementärwalzen 1000,1001,1011, 1021.. zeigt Fig. 1a. Der Richteffekt wird dadurch erreicht, dass -durch leichte Neigung der Richtwalzenebene gegen die Komplementärwalzenebene- das Richtgut zu Beginn des Vorganges im plastisch-elastischen Bereich gestreckt, von den nachfolgenden Richtwalzen sodann aber geglättet und in den elastischen Bereich geführt wird. Die dabei verwendeten Neigungswinkel in Längs- und Querrichtung werden dem jeweiligen Richtgut entsprechend eingestellt.

In Fig. 1b ist die Einzelrichtwalze 100 und ihre Biegung dargestellt. Die Auflager L1,L2,.., die beispielsweise in bekannter Anordnung als hydraulisch betätigte Ziehkeile ausgebildet sein können, stützen die Stützwalzen 10001, 10002,.. auf dem Maschinenrahmen 2000 ab. Dabei können Messdosen KS1,KS2.., beispielsweise piezoelektrische Messwandler vorgesehen sein, mit denen die aufliegenden Lasten gemessen werden können.

Fig. 2 zeigt als schematisierte Form von Fig. 1b eine

Abwandlung für den Fall von fünf Stützwalzen. Die Stützwalze 10002 ist in diesem Beispiel vorgebende, die Stützwalzen 10001, 10003, 10004, 10005 sind freie Stützwalzen.

Die Stützen stehen an den Positionen X1, X2 Die Richtwalzenlagerdistanz ist LD. Die Stützwalzen 10001 haben eine Ballenlänge von u und die Stützmittendistanz xi-xi+1 ist t.

Die Lasten an den Stützen ST1, ST2, sind mit P(v1)=P1, P(v2)=P2 bezeichnet. Sie ergeben sich bei den Auslenkungen v1, v2.. der Stützrollen als Reaktionskräfte. Die Auslenkungen werden mit Lagesensoren LS1, LS2,.. gemessen. Es können zusätzlich noch Lastmessdosen KS1,KS2 vorgesehen sein.

Eine gute erste Näherung an reale, an der Walze wirkende Kräfte ist die Annahme einer über die gesamte Ausdehnung der Walze gleichverteilten Last F(1)=F(2)=F(3).., die durch das Richtgut ausgeübt wird.

Mittels der in Beispiel I ausgeschriebenen Beziehung kann nunmehr aus den Parametern der Maschine und des Richtgutes die Matrix /Aii/ der Gleichung 1 berechnet werden. Dabei werden die beiden Arten der Stützlast, nämlich Lasten P > 0 und P < 0 durch die "Signumfunktionen" sig(i) in der angegebenen Weise beschrieben.

Eine solche Matrix /Aii/ ist (aus Gründen der Übersichtlichkeit für den Fall von drei Stützwalzen) in Beispiel IIa, IIb berechnet mit den dort angegebenen Parametern der Richtwalze.

Aus der Matrix /A/ in Beispiel IIa folgen die Umkehrmatrizen /A/exp-1 von Beispiel IIb.

Die Matrix /A/ muss für jede Richtmaschine, jedes Richtgut und jede Lastverteilung F(i) neu gerechnet werden. Während des Richtvorganges ist sie jedoch (bei konstanten Lasten F(i)) unverändert. Die Umkehrmatrizen, Beispiel IIb, werden für typische Lastfälle (in diesen treten Einheitsvektoren an den Stellen auf, wo negative Lasten an der Stützwalze vorlagen) ausgerechnet und dienen der Bestimmung der Stützwalzenhöhen.

Für den Fall einer Richtwalze mit 5 Stützwalzen wird nunmehr in Beispiel III ein Regelablauf für den Fall K=1, N-K=4 erläutert.

Dabei ist zu beachten, dass bei 5 Stützwalzen bereits 2exp5, also 32 Umkehrmatrizen entstehen. Im erläuterten Beispiel sind deshalb nur die jeweils verwendeten Matrizen geschrieben.

Die Einstellung der Vorrichtung erfolgt derart, dass die Messwerte der Lagesensoren LS1, LS2.. dem Rechner DV eingespeist sind, dass bei Verstellung der Stützen ST1, ST2, die Verstellung ebenfalls bekannt wird und dadurch der Rechenvorgang ausgelöst wird, wobei die erforderlichen Matrizen und ihre Kehrwerte durch den Rechner DV aus dem Speicher MM eingelesen werden.

Sind Lastmessdosen KS1,KS2.. vorgesehen, dann kann ohne Berechnung von Matrizen bei der "Aufwärtsregelung", also bei der Höherverstellung der Richtwalzen, die Bedingung P(i) > 0 durch entsprechende Nachstellbefehle an die Verstellmittel Li der freien Stützwalzen eingehalten werden. Die Nachstellbefehle werden ausgelöst, wenn P(i,t1) < P(i,t2), wenn also der zeitliche Differentialquotient positiv wird. Dabei darf jedoch die Nachstellung der freien Stützwalzen nur solange erfolgen, wie die Verstellung der vorgebenden Stützwalzen andauert, da sonst die normalen, betriebsbedingten Laständerungen ebenfalls Nachstellungen auslösen würden, was zur Instabilität der Vorrichtung führen würde.

Die "Abwärtsregelung", also die Verringerung der Eintauchtiefe der Richtwalze, kann immer derart erfolgen, dass die bei der "Aufwärtsregelung" gefundenen Positionierungen durch eine Ähnlichkeitstransformation verkleinert werden.

Rechenschema zur Berechnung der Matrix der Einflußzahlen im Gleichungssystem

BEISPIEL I

(Parameter:

F = Richtkraft

P[tief]i = Stützkraft an der Stütze Nr. i

i,k = Zählnummern 1..N der Stützen, wobei N = Gesamtzahl der Stützen

f[tief]k = Auslenkung der Stütze Nr. k).

Für die Berechnung der Matrizenelemente a[tief]ik gilt

12 mal E mal I mal a[tief]ik = 4 mal (L-x[tief]i) mal x[tief]k mal L

-2 mal (L-x[tief]i) mal (x[tief]k-u/2)[hoch]3/L

-2 mal (L-x[tief]i) mal (x[tief]k+u/2)[hoch]3/L

-2 mal (L-x[tief]i-u/2)[hoch]3 mal x[tief]k/L

-2 mal (L-x[tief]i+u/2)[hoch]3 mal x[tief]k/L

+2 mal sig[tief]1 mal (x[tief]k-x[tief]i)[hoch]3

+sig[tief]2 mal (x[tief]k-x[tief]i-u)[hoch]3

+sig[tief]3 mal (x[tief]k-x[tief]i+u)[hoch]3

mit den Parametern:

E = Elastizitätsmodul des Richtwalzen-Werkstoffes,

I = Aequatoriales Trägheitsmoment der Richtwalze

L = Auflagerdistanz der Richtwalze

x[tief]i, x[tief]k = Koordinatenpunkte der Stützmitten, gekennzeichnet durch die Zählnummern i,k

u = Traglänge einer Stützwalze

Signumwerte der abschnittweise definierten Funktion:

sig[tief]1 = 0, wenn (x[tief]k-x[tief]i) kleiner/gleich 0,

sig[tief]1 = 1, wenn (x[tief]k-x[tief]i) > 0,

sig[tief]2 = 0, wenn (x[tief]k-x[tief]i-u) kleiner/gleich 0,

sig[tief]2 = 1, wenn (x[tief]k-x[tief]i-u) > 0,

sig[tief]3 = 0, wenn (x[tief]k-x[tief]i+u) kleiner/gleich 0,

sig[tief]3 = 1, wenn (x[tief]k-x[tief]i+u) > 0,

Die Einflußwerte b[tief]k errechnen sich aus

48 mal E mal I mal b[tief]k = 4 mal (2L-l-2c) mal x[tief]k mal L

-2 mal (2L-l-2c) mal (x[tief]k-u/2)[hoch]3/L

-2 mal (2L-l-2c) mal (x[tief]k+u/2)[hoch]3/L

-2 mal (L-c)[hoch]4 mal x[tief]k/L/l

+2 mal (L-l-c)[hoch]4 mal x[tief]k/L/l

+sig[tief]4 mal (x[tief]k-c-u/2)[hoch]4/l

+sig[tief]5 mal (x[tief]k-c+u/2)[hoch]4/l

-sig[tief]6 mal (x[tief]k-c-l-u/2)[hoch]4/l

-sig[tief]7 mal (x[tief]k-c-l+u/2)[hoch]4/l

mit den weiteren Parametern:

l = Breite des Richtgutes,

c= Randabstand des Richtgutes vom Koordinaten-Nullpunkt,

Signumwerte der abschnittweise definierten Funktion:

sig[tief]4 = 0, wenn (x[tief]k-c-u/2) kleiner/gleich 0,

sig[tief]4 = 1, wenn (x[tief]k-c-u/2) > 0,

sig[tief]5 = 0, wenn (x[tief]k-c+u/2) kleiner/gleich 0,

sig[tief]5 = 1, wenn (x[tief]k-c+u/2) > 0,

sig[tief]6 = 0, wenn (x[tief]k-c-l-u/2) kleiner/gleich 0,

sig[tief]6 = 1, wenn (x[tief]k-c-l-u/2) > 0,

sig[tief]7 = 0, wenn (x[tief]k-c-l+u/2) kleiner/gleich 0,

sig[tief]7 = 1, wenn (x[tief]k-c-l+u/2) > 0.

BEISPIEL IIa

Matrix-Werte a[tief]ik für die Konfiguration

Richtwalzen-Durchmesser : 45 mm

Richtwalzen-Lagerdistanz.. : 1000 mm

Zahl der Abstützungen : 3

Stützmittendistanz : 250 mm

Stützballenlänge : 100 mm

Matrizen-Elemente a[tief]ik obiger Konfiguration

a/i,1/ a/i,2/ a/1,3/

_________________________________________________________

a/ 1,k/ 0,000267 0,000331 0,000212

a/ 2,k/ 0,000331 0,000479 0,000331

a/ 3,k/ 0,000212 0,000331 0,000267

_________________________________________________________

BEISPIEL IIb

Koeffizienten-Kehrmatrix Nr. 1

aa/i,1/ aa/i,2/ aa/i,3/

___________________________________________________________________________

aa/ 1,k/ 33544,086 -33882,484 15428,064

aa/ 2,k/ -33882,484 48972,164 -33882,484

aa/ 3,k/ 15428,064 -33882,484 33544,086

___________________________________________________________________________

Koeffizienten-Kehrmatrix Nr. 2

aa/i,1/ aa/i,2/ aa/i,3/

________________________________________________________________________

aa/ 1,k/ 26448,203 -18298,785 0,0

aa/ 2,k/ -18298,785 14747,867 0,0

aa/ 3,k/ -0,460 1,010 -1,000

________________________________________________________________________

Koeffizienten -Kehrmatrix Nr. 3

aa/i,1/ aa/i,2/ aa/i,3/

__________________________________________________________________________

aa/ 1,k/ 10101,732 0,0 -8014,292

aa/ 2,k/ 0,692 -1,000 0,692

aa/ 3,k/ -8014,292 0,0 10101,732

__________________________________________________________________________

Koeffizienten-Kehrmatrix Nr. 4

aa/i,1/ aa/i,2/ aa/i,3/

_________________________________________________________________________

aa/ 1,k/ 3743,529 0,0 0,0

aa/ 2,k/ 1,241 -1,000 0,0

aa/ 3,k/ 0,793 0,0 -1,000

_________________________________________________________________________

Koeffizienten-Kehrmatrix Nr. 5

aa/i,1/ aa/i,2/ aa/i,3/

__________________________________________________________________________

aa/ 1,k/ -1,000 1,010 -0,460

aa/ 2,k/ 0,0 14747,867 -18298,785

aa/ 3,k/ 0,0 -18298,785 26448,203

__________________________________________________________________________

Koeffizienten-Kehrmatrix Nr. 6

aa/i,1/ aa/i,2/ aa/i,3/

_________________________________________________________________________

aa/ 1,k/ -1,000 0,692 0,0

aa/ 2,k/ 0,0 2087,441 0,0

aa/ 3,k/ 0,0 0,692 -1,000

_________________________________________________________________________

Koeffizienten-Kehrmatrix Nr. 7

aa/i,1/ aa/i,2/ aa/i,3/

_________________________________________________________________________

aa/ 1,k/ -1,000 0,0 0,793

aa/ 2,k/ 0,0 -1,000 1,241

aa/ 3,k/ 0,0 0,0 3743,529

_________________________________________________________________________

Koeffizienten-Kehrmatrix Nr. 8

aa/i,1/ aa/i,2/ aa/i,3/

_________________________________________________________________________

aa/ 1,k/ -1,000 0,0 0,0

aa/ 2,k/ 0,0 -1,000 0,0

aa/ 3,k/ 0,0 0,0 -1,000

_________________________________________________________________________

BEISPIEL III

Beispielrechnung für eine Abstützungsverstellung

1. Konfiguration

Richtwalzendurchmesser d = 45 mm

Aequatoriales Trägheitsmoment I = 201289 mm[hoch]4

Elastizitäts-Modul E = 210000 N/mm[hoch]2

Richtwalzen-Lagerdistanz LD = 1500 mm

Zahl der Abstützungen N = 5

Stützmittendistanz t = 250 mm

Stützballenlänge u = 100 mm

Matrizen-Elemente a[tief]ik der Konfiguration

a/i,1/ a/i,2/ a/i,3/ a/i,4/ a/i,5/

_________________________________________________________________________________________

a/ 1,k/ 0,000502 0,000770 0,000793 0,000632 0,000347

a/ 2,k/ 0,000770 0,001296 0,001402 0,001140 0,000632

a/ 3,k/ 0,000793 0,001402 0,001642 0,001402 0,000793

a/ 4,k/ 0,000632 0,001140 0,001402 0,001296 0,000770

a/ 5,k/ 0,000347 0,000632 0,000793 0,000770 0,000502

2. Richtkraft F = 40 000 N

Breite des Richtgutes l = 1 500 mm

Randabstand des Richtgutes vom

Koordinaten-Nullpunkt c = 0

Einflusszahlen b[tief]k Werte F mal b[tief]k

________________________________________________________________________

b[tief]1 = 0,000523 F mal b[tief]1 = 20,92

b[tief]2 = 0,000899 F mal b[tief]2 = 35,96

b[tief]3 = 0,001034 F mal b[tief]3 = 41,36

b[tief]4 = 0,000899 F mal b[tief]4 = 35,96

b[tief]5 = 0,000523 F mal b[tief]5 = 20,92

________________________________________________________________________

3. Stützenstellung f[tief]k (Ausgangswerte)

Berechnung der Stützkräfte P[tief]i

Rechenschema:

P[tief]1 = (f[tief]1+F mal b[tief]1) mal aa/ 1,1/+(f[tief]2+F mal b[tief]2) mal aa/ 1,2/

+(f[tief]3+F mal b[tief]3) mal aa/ 1,3/+(f[tief]4+F mal b[tief]4) mal aa/ 1,4/

+(f[tief]5+F mal b[tief]5) mal aa/ 1,5/

P[tief]2 = (f[tief]1+F mal b[tief]1) mal aa/2,1/+(f[tief]2+F mal b[tief]2) mal aa/2,2/

+(f[tief]3+F mal b[tief]3) mal aa/2,3/+(f[tief]4+F mal b[tief]4) mal aa/2,4/

+(f[tief]5+F mal b[tief]5) mal aa/2,5/

P[tief]5 = (f[tief]1+F mal b[tief]1) mal aa/5,1/+(f[tief]2+F mal b[tief]2) mal aa/5,2/

+(f[tief]3+F mal b[tief]3) mal aa/5,3/+(f[tief]4+F mal b[tief]4) mal aa/5,4/

+(f[tief]5+F mal b[tief]5) mal aa/5,5/

Ergebnis:

P[tief]1 = 3317 N

P[tief]2 = 13562 N Sämtliche Stützkräfte P[tief]i sind größer/gleich 0.

P[tief]3 = 1813 N Es handelt sich um ein definitionsgemäß abgegli-

P[tief]4 = 7196 N chenes Stellungssystem.

P[tief]5 = 9003 N

4. Abstützungsverstellung (Beispiel)

4.1 In dem Stützenstellungs-System gem. 3.) wird die Stütze Nr. 2 verstellt und in die Stellung f[tief]2= 1,0 mm gebracht.

Berechnung der Stützenkräfte P[tief]i (Rechenschema siehe 3.)

Ergebnis:

P[tief]1 = -10542 N An den Stützen Nr. 1 und Nr. 3 haben sich negative

P[tief]2 = 34123 N Lastwerte ergeben. Es muß daher P[tief]1=0 und

P[tief]3 = -14530 N P[tief]3=0 gesetzt werden. Simultan mit der Ermitt-

P[tief]4 = 15023 N lung zugehöriger Stellungswerte für die Stützen

P[tief]5 = 6519 N Nr. 1 und Nr. 3 sind die übrigen Stützkräfte neu zu

berechnen.

4.2 Rechengang zur Ermittlung neuer Stützstellungswerte und Stützkräfte

Rechenschema:

(f'[tief]1+F mal b[tief]1) = P[tief]1 mal aa/1,1/+(f[tief]2+F mal b[tief]2) mal aa/1,2/

+ P[tief]3 mal aa/1,3/+(f[tief]4+F mal b[tief]4) mal aa/1,4/

+(f[tief]5+F mal b[tief]5) mal aa/1,5/

P[tief]2 = P[tief]1 mal aa/2,1/+(f[tief]2+F mal b[tief]2) mal aa/2,2/

+P[tief]3 mal aa/2,3/+(f[tief]4+ F mal b[tief]4) mal aa/2,4/

+(f[tief]5+F mal b[tief]5) mal aa/2,5/

(f'[tief]3+F mal b[tief]3) = P[tief]1 mal aa/3,1/+(f[tief]2+F mal b[tief]2) mal aa/3,2/

+P[tief]3 mal aa/3,3/+(f[tief]4+F mal b[tief]4) mal aa/3,4/

+(f[tief]5+F mal b[tief]5) mal aa/3,5/

P[tief]4 = P[tief]1 mal aa/4,1/+(f[tief]2+F mal b[tief]2) mal aa/4,2/

+P[tief]3 mal aa/4,3/+(f[tief]4+F mal b[tief]4) mal aa/4,4/

+(f[tief]5+F mal b[tief]5) mal aa/4,5/

P[tief]5 = P[tief]1 mal aa/5,1/+(f[tief]2+F mal b[tief]2) mal aa/5,3/

+P[tief]3 mal aa/5,3/+(f[tief]4+F mal b[tief]4) mal aa/5,4/

+(f[tief]5+F mal b[tief]5) mal aa/5,5/

Ergebnis:

f'[tief]1 + F mal b[tief]1 = 21,42 mm Die ermittelten Stützenkräfte sind

P[tief]2 = 18652 N sämtlich positiv. Das Stellungssystem

f'[tief]3 + F mal b[tief]3 = 42,07 mm ist somit definitionsgemäß abge-

P[tief]4 = 5392 N glichen.

P[tief]5 = 10523 N Für die neuen Stellungswerte der

Stützen Nr. 1 und Nr. 3 wird:

f'[tief]1 = 21,42-20,92 = 0,5 mm

f'[tief]3 = 42,07-41,36 = 0,71 mm

4.3 Zusammenfassung des beschriebenen Verstellvorganges

Leerseite

Claims

1. Verfahren zur Verstellung von N Stützwalzen je Richtwalze bei Richtmaschinen zum Richten von Blechen im Durchlauf, die in Laufrichtung des Richtgutes hintereinanderliegende Züge von Richtwalzen und von Komplementärwalzen aufweisen, gegen die die Richtwalzen anstellbar sind, dadurch

gekennzeichnet,

dass K vorgebende Stützwalzen (10001,10002,..) frei über die Stützwalzenflucht (FL) hinaus anstellbar sind, dass die Nachstellung der N-K freien Stützwalzen (..1000i,1000i+1,..) selbsttätig "auf Anlage" aller Stützwalzen (10001 ) an der Richtwalze (100,101..) aufgrund der simultanen Berechnung

V/=/A/*P/ + F/

mit V/ = Mehrdimensionaler Vektor der Stützwalzenverstellung

/A/ = Matrix der Einflusszahlen

P/ = Mehrdimensionaler Vektor der Stützkräfte

F/ = Mehrdimensionaler Vektor der Richtlast

aller Stützwalzenhöhen erfolgt und mit steuerbaren Verstellmitteln (L1,L2 ) vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Nachstellung der freien

Stützwalzen:

A.

das simultane Gleichungssystem

(1)

V/(f(x1),f(x2)..f(xi)) = /Aii/ * P/(p(x1),p(x2)..p(xi)) + F/(x1..xi)

mit

V/ = i-dimensionaler Vektor aus den Auslenkungen f bei xi

P/ = i-dimensionaler Vektor aus den Stützkräften p bei xi

F/ = Lastverteilung über der Richtwalze

f(xi) = Auslenkung der Stützwalze bei Position xi

/Aii/ = quadratische Matrix aus den Maschinenkonstanten

oder abgekürzt

(2)

V/(f1,f2..fi) = /A/ * P/(p1,p2 pi) + F/(i)

die Einstellung der Richtmaschine vor der Verstellung,

B.

das simultane Gleichungssystem

(3)

V/(f1,v2, vk,fi) = /A/ * P/(v1,v2..vk,vi) + F/(i)

mit

vi = gegenüber vorher veränderten Komponenten

die Einstellung der Richtmaschine nach der Verstellung beschreibt,

C.

dass die neue

Einstellung der Stützwalzen mittels der Beziehung

(4)

P/(v1,v2, vk,vi) - F/(i) = /A/exp-1 * V/(f1,v2, vk,fi)

mit

/A/exp-1 = Kehrmatrix

überprüft wird,

D.

dass bei Auftreten von Kräften kleiner Null mittels der Beziehung

(5)

V/(v1,v2 vi) = /A/ * P/(v1,o2, ok,vi) + F/(i)

mit

oi = gewillkürte Stützlast Null

ein neuer Satz von Einstellungen der Stützwalzen berechnet und dann selbsttätig an der Richtmaschine eingestellt wird, sobald

E.

die mittels Gleichung (4) berechneten Stützlasten für diesen Satz von Einstellungen keine negativen Kräfte mehr aufweisen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung der Einstellhöhen

(vi) der Stützwalzen (10001,10002,..) (Abwärtsregelung) durch eine Ähnlichkeitstransformation der bei der Vergrößerung der Einstellhöhen der Stützwalzen (Aufwärtsregelung) gefundenen Einstellungen der Stützwalzen erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Richtmaschine (R) und ein Rechner (DV,MM) vorgesehen sind, dass der Rechner (DV) die Anstellung (v(i)) der N-K freien Stützwalzen (10001,10002,..) simultan berechnet und die Verstellwerte den Verstellmitteln (L1,L2..) zuleitet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Rechner elektrische oder magnetische Speichermittel (MM) vorgesehen sind, in denen die Matrizen /A/ und ihre Kehrmatrizen /A/ * exp-1 abgelegt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützwalzen (10001,10002, ) durch hydraulische Mittel (L1,L2..) betätigbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Verstellmittel (L1,L2..) in bekannter Weise als hydraulische Ziehkeile ausgebildet sind, die als Rast für die Stützrollen wirken.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass diejenige der Stützwalzen eine vorgebende Stützwalze und selbsttätig angestellt ist, für die die durch N Sensoren an N Fasern des Richtgutes gemessenen Schwankungen des Richtgutes ein Minimum aufweisen, wobei der Betrag der Anstellung der Schwankung proportional ist, und dass die verbliebenen N-1 Stützwalzen gemäß der Erfindung auf die vorgebende Stützwalze nachgestellt sind.

9. Vorrichtung zur Verstellung von N Stützwalzen je Richtwalze bei Richtmaschinen zum Richten von Blechen im Durchlauf, die in Laufrichtung des Richtgutes hintereinanderliegende Züge von Richtwalzen und von Komplementärwalzen aufweisen, gegen die die Richtwalzen anstellbar sind, dadurch

gekennzeichnet,

dass die Stützen (ST1, ST2,..) der Stützwalzen (10001, 10002,..) mit Lastsensoren (KS1,KS2,..) versehen sind, dass K vorgebende Stützwalzen (10001 ) frei über die Stützwalzenflucht (FL) hinaus anstellbar sind und dass die Nachstellungen der N-K freien Stützwalzen solange erfolgt, bis alle Lastsensoren (KS1,KS2..) eine positive Last anzeigen.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anstellung der vorgebenden Stützwalzen in drei Abschnitten erfolgt, wobei im ersten Abschnitt während der Anstellung der vorgebenden Stützwalzen die Lastsensoren (KS1,KS2 ) der freien Stützwalzen eine positive Last (Pi > 0) anzeigen, und diese Nachstellung der freien Stützwalzen nur während der Verstellung der vorgebenden Stützwalzen erfolgt, dass im zweiten Abschnitt die Nachstellung der freien Stützwalzen simultan aus

V/ = /A/ * P/ + F/

berechnet und durch die Verstellmittel eingestellt wird und dass im dritten Abschnitt eine Abwärtsregelung mittels einer Ähnlichkeitstransformation unter Erhalt der relativen Stützwalzenhöhen erfolgt.

11. Abwärtsregelung der Stützwalzen nach Anspruch 3 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen vorbestimmten Gesamtdruck aller Stützlasten minimiert ist, der sich durch Aufsummieren der Stützlasten aller Stützwalzen ergibt.