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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zum Verbessern einer Wickelform einer Wicklung, die
von einer Einrollmaschine durch hydraulisch betätigte Klemmwalzen, die durch
einen Hydraulikzylinder und ein Stellventil gesteuert werden, zu
wickeln ist, und eine Steuereinheit davon. Dokument JP (A) 09267126,
auf dem die Einleitungen der Ansprüche 1, 2, 4 und 5 basieren,
offenbart ein Steuerverfahren und eine Steuereinheit für hydraulisch
betätigte Klemmwalzen.
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BESCHREIBUNG
DER VERWANDTEN TECHNIK
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1 zeigt
Klemmwalzen (1) einer Einrollmaschine (2) einer
Warmwalzausrüstung,
die ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Bei der Warmwalzausrüstung wird
ein Streifen (4), der von einer Feinwalzstraße zu einer
vorbestimmten Plattenstärke
gewalzt wurde, von der Einrollmaschine zu einem Endprodukt in einem
Wickelzustand gerollt. Die Klemmwalze arbeitet, um einen Streifen
(4) zu führen,
der auf einem Rollgang (5) zu der Einrollmaschine (2)
läuft.
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In jüngster Zeit wurde eine in 2 gezeigte hydraulisch betätigte Klemmwalze,
die die Position von oberen und unteren Klemmwalzen und eine Presskraft
auf den Streifen durch einen Hydraulikzylinder (6) und
ein Stellventil (7) steuert, in den Handel gebracht. Die
für solche
Klemmwalzen (1) erforderliche Funktion ist das Auswalzen
des zu der Einrollmaschine (2) zu führenden Streifens (4)
in einer anfänglichen
Periode des Wickelns und Auswalzen des Streifens (4) in
eine entgegengesetzte Richtung, um eine geeignete Spannung mit einer
Spindel (2e) zu wahren, nachdem der Streifen (4)
zu der Spindel (2e) gewickelt wurde. Entsprechend wird
den Klemmwalzen (1) eine geeignete Kraft zum Pressen des
Streifens (4) verliehen.
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Die in 2 gezeigten
hydraulisch betätigten
Klemmwalzen (1) werden wie folgt gebildet. Im Besonderen
werden rechte/linke Futter (1c und 1d) einer oberen
Klemmwalze (1a) von dem Hydraulikzylinder (6)
gestützt,
und die Steuerung von ausströmendem/einströmendem Öl für den Hydraulikzylinder
(6) erfolgt durch das Stellventil (7), das über Leitungen
(8a und 8b) angeschlossen ist. Druckgeber (9a und 9b)
sind getrennt an die Leitungen (8a und 8b) angeschlossen,
so dass der Druck des Hydraulikzylinders (6) an einer Kopfseite
(6a) und einer Stangenseite (6b) erfasst werden
kann. Außerdem können Lagegeber
(10c und 10d) die Position eines Kolbens (6c)
des Hydraulikzylinders (6) erfassen.
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Bei den hydraulisch betätigten Klemmwalzen (1)
wird ein anfänglicher
Zwischenraum eingestellt, indem die Position des Kolbens (6c)
des Hydraulikzylinders (6) durch die Lagegeber (10c und 10d)
erfasst wird und die Position der oberen Klemmwalze (1a) auf
der Grundlage des Erfassungssignals gesteuert wird. Nachdem der
Streifen (4) in die Klemmwalzen (1) springt, um
zu der Einrollmaschine (2) geführt zu werden, wird eine Lagesteuerung
in geeigneter zeitlicher Einteilung zu einer Presskraftsteuerung
geschaltet, und eine Presskraft-Arithmetikeinheit (11) berechnet
die Presskraft der oberen Klemmwalze (1a) auf den Streifen
(4) auf der Grundlage des Drucks der Kopf- und Stangenseiten
(6a und 6b), der durch die Druckgeber (9a und 9b)
erfasst wurde, und dann sendet eine Servosteuerung (12)
auf der Grundlage des Signals der Berechnung eine Anweisung an ein
Stellventil (7), um die Presskraft zu steuern.
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Bei einer herkömmlichen Einrollmaschine (2) trat
eine fehlerhafte Wickelform der Wicklung (ein Teleskop), wie in 3 gezeigt, auf Grund von
Umständen
ein, wie dem Fall, dass eine ebene Form des zu wickelnden Streifens
(4) schlecht ist und der Streifen (4) in einer
außermittigen
Weise in die Klemmwalzen (1) eintritt.
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Darüber hinaus gab es beim Wickeln
von breitem, hartem Material früher
ein Problem von mehrfach fehlerhaften Wickelformen, wie in 4 gezeigt, bei denen eine
Endfläche
einer gewickelten Wicklung eine wiederholte Unebenheit aufweist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In Anbetracht der vorgenannten Umstände besteht
der Gegenstand der vorliegenden Erfindung darin, ein Steuerverfahren
für die
hydraulisch betätigten
Klemmwalzen, das die fehlerhafte Wickelform unterdrücken kann,
und eine Steuereinheit davon bereitzustellen.
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung
hat herausgefunden, dass die rechte/linke Differenz einer Kolbenposition
der hydraulisch betätigten Klemmwalzen,
das heißt
die Ausgangsdifferenz der Lagegeber (10c und 10d),
eine periodische Schwankung zeigt, wenn die fehlerhafte Wickelform
auftritt, bei der die Endfläche
der gewickelten Wicklung eine wiederholte Unebenheit aufweist, und
dass die Ausgangsdifferenz keine periodische Schwankung aufweist,
wenn die fehlerhafte Wickelform nicht auftritt.
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Entsprechend wird die Steuereinheit
der hydraulisch betätigten
Klemmwalzen bei einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung
so gestaltet, dass die Presskraft der rechten und der linken der Klemmwalzen
von Moment zu Moment im Einklang mit der Ausgangsdifferenz der Lagegeber
(10c und 10d) geändert wird und die bei der
Ausgangsdifferenz der Lagegeber (10c und 10d)
gezeigte Schwankung unterdrückt
werden kann.
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Als Folge kann eine Zwischenraumschwankung,
die wechselweise rechts und links (in einem Wippzustand) an der
oberen Klemmwalze (1a) der hydraulisch betätigten Klemmwalzen
(1) auftritt, verhindert werden.
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Bei einer zweiten Ausführung der
vorliegenden Erfindung wird der Zwischenraum der Klemmwalzen parallel
gehalten, da die Steuereinheit der hydraulisch betätigten Klemmwalzen
(1) die Zwischenräume
der rechten und der linken der Klemmwalzen durch Lagesteuerung von
Moment zu Moment im Einklang mit der Presskraft der Klemmwalzen,
die aus dem Ausgang der Druckgeber (9a und 9b)
ermittelt wurde, ändert.
Entsprechend kann die Zwischenraumschwankung, die abwechselnd rechts
und links an der oberen Klemmwalze (1a) auftritt, verhindert werden.
Als Ergebnis kann die fehlerhafte Wickelform, bei der die Endfläche einer
gewickelten Wicklung die periodische Unebenheit wiederholt, verhindert
werden.
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Andere Gegenstände und vorteilhafte Merkmale
der vorliegenden Erfindung werden mit der folgenden Beschreibung
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich gemacht.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Zustandsschaubild einer Warmwalzausrüstung, die herkömmliche
Klemmwalzen umfasst;
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2 ist
ein Zustandsschaubild von herkömmlichen
Klemmwalzen;
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3 ist
eine erklärende
Ansicht einer fehlerhaften Wickelform (ein Teleskop) einer Wicklung;
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4 ist
eine erklärende
Ansicht einer anderen fehlerhaften Wickelform der Wicklung;
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5 ist
ein vollständiges
Zustandsschaubild der hydraulisch betätigten Klemmwalzeneinheit, die
eine Steuereinheit der vorliegenden Erfindung umfasst;
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6 ist
eine typische Ansicht eines Falls, bei dem der Zwischenraum einer
Seite der Klemmwalzen breit ist;
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7 ist
ein Blockschaltbild der Steuereinheit der vorliegenden Erfindung;
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8A und 8B sind Beispiele für eine Haupt-Arithmetikeinheit
der Steuereinheit der vorliegenden Erfindung;
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9 ist
ein Blockschaltbild, das eine zweite Ausführung der Steuereinheit der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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5 zeigt
das vollständige
Zustandsschaubild einer ersten Ausführung der Klemmwalzen der vorliegenden
Erfindung, wobei dieselben Referenznummern an die gemeinsamen Teile
in 2 vergeben werden
und überflüssige Erklärungen weggelassen
werden.
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Bei der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
wird die Presskraft der oberen Klemmwalze (1a) auf den
Streifen (4) ähnlich
wie bei der herkömmlichen
Vorrichtung aus 2 durch
Presskraftsteuereinheiten (C und D) gesteuert, die unabhängig für rechts
und links bereitgestellt werden. Im Besonderen berechnen die Arithmetikeinheiten
(11) aus dem Druck der Kopfseite (6a) und der
Stangenseite (6b) (Pa bzw. Pb) des Hyd raulikzylinders (6), wobei der
Druck von den im mittleren Lauf der Leitungen (8a und 8b)
bereitgestellten Druckgebern (9a und 9b) erfasst
wurde, eine Presskraft F, die von den Hydraulikzylindern (6)
wie in F = Pa × Ah – Pb × A1 (wobei Ah und A1 den Bereich des Kolbens (6c) an
der Kopfseite bzw. an der Stangenseite zeigen) erzeugt wird. Dann
wird ein berechneter Wert von der Steuerung (12) mit einem
Sollwert verglichen, das Stellventil (7) wird basierend
auf der Differenz zwischen den Werten angetrieben, um das ausströmende/einströmende Öl für den Hydraulikzylinder
(6) zu steuern, und die Presskraft F wird gesteuert, so
dass sie einen vorbestimmten Wert ergibt.
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Bei der herkömmlichen Vorrichtung wurde die
Presskraft rechts und links eher unabhängig gesteuert. Entsprechend
wird die obere Klemmwalze (1a) entsprechend geneigt, wie
in 6 gezeigt, da die
Presskraft rechts und links getrennt gesteuert wird, so dass sie
konstant ist, auch wenn der dicke Streifen (4) zwischen
dem Zwischenraum der Klemmwalzen (1) geneigt wird, und
daher konnte die rechte und linke Differenz eines Walzenzwischenraums
nicht beseitigt werden. Deshalb konnte das Auftreten der Zwischenraumschwankung
nicht unterdrückt
werden, da sich der Streifen (4) in der rechten und linken
Richtung zwischen dem Zwischenraum der Klemmwalzen bewegt, und daher
auch die fehlerhafte Wickelform, bei der die Endfläche der
gewickelten Wicklung Unebenheit periodisch wiederholt.
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Zusätzlich zu der herkömmlichen
Vorrichtung ist die in 5 gezeigte
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung so gestaltet, dass eine Arithmetikeinheit
(13) einen Vorgang für
die Differenz des Ausgangs (16c und 16d) von den
Lagegebereinheiten (10c und 10d), die die Position
der rechten und linken Zylinderkolben (6c) erfassen, vollzieht,
eine Steuerung (14) einen berechneten Wert verarbeitet
und deren Ausgang (17) auf die rechte und linke Presskraftsteuerung
(12) angewendet wird.
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Die Steuereinheit der vorliegenden
Endung wird in dem Blockschaltbild aus 7 ausführlicher beschrieben. In 7 ist die Steuereinheit
so gestaltet, dass der Korrekturausgang (17) von der Steuerung
(14) der vorliegenden Erfindung zu Presswerten (20)
der vorgenannten rechten und linken Presskraftsteuereinheiten (C
und D) addiert wird, die unabhängig
bereitgestellt werden. Im Hinblick auf den Korrekturausgang (17)
für den
Fall, bei dem der Zwischenraum der Klemmwalze (1), wie
in 6 gezeigt, breit ist,
vollziehen in die Steuerung (12) eingebaute Additions-/Subtraktionseinheiten
(18c und 18d) eine Addition/Subtraktion im Bezug
auf einen Presskraftsollwert (20), so dass der Korrekturausgang
(17) addiert wird, um den Zwischenraum nach unten zu drücken, und
der Korrekturausgang (17) desselben Betrags von dem Zwischenraum
der anderen Seite subtrahiert wird. Entsprechend wird der breitere
Zwischenraum durch den Korrekturausgang (17) nach unten gedrückt, und
der andere Zwischenraum wird durch den Betrag des Korrekturausgangs
(17) entlastet, ohne eine Gesamtlast zum Pressen des Streifens
(4) zu verändern.
Daher entsteht keine Schwankung bei der Differenz der rechten und
linken Zwischenräume.
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8A und 8B zeigen Zustandsbeispiele
für eine
Haupt-Arithmetikeinheit (15) in der Steuerung (14)
der vorliegenden Erfindung. 8A zeigt
einen grundlegenden Zustand, bei dem die Differenz der rechten und
linken Zylinderkolbenpositionen (19) mit einer Federkonstanten
KM einer Schräglage eines mechanischen Systems
der Klemmwalzen (1) in den rechten und linken Richtungen
multipliziert wird, um eine Umrechnung zu einer Änderung (21) von Kraft vorzunehmen,
und darüber
hinaus wird ein eigener Steuerungsverstärkungsfaktor KG multipliziert,
um den Korrekturwert (17) der rechten und linken Presskraftsollwerte
herzustellen.
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8B ist
ein Zustand, bei dem ein Hochpassfilter (22) und eine Klemmschaltung
(23) zu einer Eingangsseite bzw. einer Ausgangsseite hinzugefügt werden.
Der Hochpassfilter (22) entnimmt nur einen Schwankungsbetrag
der rechten und linken Differenz der Zylinderkolbenpositionen, und
die Klemmschaltung (23) ist eine Sicherheitsschaltung,
um zu verhindern, dass der Korrekturausgang (17) einen
zuvor eingestellten Wert ±FC überschreitet.
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9 zeigt
eine zweite Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Bei der Ausführung werden Lagesteuereinheiten
(C' und D'), die die Position
der Zylinderkolben (6C), das heißt, die rechten und linken Walzzwischenräume basierend
auf dem Ausgang von den Lagegebern (10c und 10d),
die die Position der Zylinderkolben (6c) erfassen, steuern,
unabhängig
für rechts
und links bereitgestellt. Dann wird ein Ausgang (31), der
durch Verarbeitung der Differenz zwischen einem Sollwert (28)
der Presskraft der Klemmwalzen und einer tatsächlich von einer Steuerung
(30) erfassten Presskraft (27) ermittelt wurde, den
Lagesteuereinheiten als der Befehlswert der Lagesteuerung bereitgestellt.
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Im Besonderen vollziehen Additions-/Subtraktionseinheiten
(25c und 25d) im Hinblick auf die Zwischenräume an den
rechten und linken der hydraulisch betätigten Klemmwalzen einen Vorgang
für Ausgangssignale
(16c und 16d) der an den Kolben (6c)
der Zylinder (6) angebrachten Lagegeber (10c und 10d)
und den Sollwert (28), und dessen Abweichung wird von den
Steuerungen (24) als Antriebssignal der Stellventile (7)
verarbeitet. Die Stellventile (7) steuern auf der Grundlage
des Antriebssignals das ausströmende/einströmende Öl für die Hydraulikzylinder
(6) über
die Leitung (8), um die Kolben (6c) der Hydraulikzylinder
(6) zu bewegen, bis die Abweichung "0" beträgt. Als
Folge werden die rechten und linken Walzenzwischenräume auf
vorbestimmte Werte eingestellt. Hier berechnen die Arithmetikeinheiten (11)
die Presskraft basierend auf dem Ausgang von den Druckgebern (9a und 9b),
die an der Kopfseite und der Stangenseite der Leitung (8)
bereitgestellt sind, eine Additionseinheit (26) berechnet
die Summe der rechten und linken Presskraft, das heißt, die tatsächliche
Presskraft (27) der Klemmwalzen (1), und dies
ist Gegenstand eines Vergleichsvorgangs mit dem Presskraftsollwert
(28) durch eine Additions-/Subtraktionseinheit (29),
um die Abweichung zu ermitteln.
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Die Abweichung wird von der Steuerung
(30) verarbeitet, und der verarbeitete Wert wird zu einem Sollwert
(31) für
die vorgenannten rechten und linken Steuereinheiten (C' und D'). Da die Klemmwalzen
(1) durch die Lagesteuerung parallel bewegt werden, so dass
die rechten und linken Zwischenräume
der Klemmwalzen (1) die eingestellte Presskraft (38) werden,
kann mit diesem Sollwert die Schwankung der Differenz bei den rechten
und linken Zwischenräumen
unterdrückt
werden.
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Wie oben beschrieben, kann anhand
der Steuereinheit der hydraulisch betätigten Klemmwalzen der vorliegenden
Erfindung die von dem entweder nach rechts oder nach links gerichteten
Versatz des Streifens (4) verursachte Schwankung der Walzzwischenräume noch
sicherer unterdrückt
werden. Als Folge kann der Versatz des Streifens (4) nach rechts
oder nach links verhindert werden, und die Verschlechterung der
Wickelform der Wicklung kann verhindert werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung
auf der Grundlage von wenigen bevorzugten Ausführungen beschrieben wurde,
ist zu beachten, dass der Rechtsumfang im Rahmen der vorliegenden
Erfindung nicht auf die Ausführungen
beschränkt
ist. Im Gegenteil, die vor liegende Erfindung soll sämtliche Verbesserungen, Änderungen
und Gleichwertigkeiten innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche umfassen.