DE69802675T2

DE69802675T2 - Verfahren und System zum Steuern eines Ziehverfahrens durch Volumenmessung

Info

Publication number: DE69802675T2
Application number: DE69802675T
Authority: DE
Inventors: Sergio Piacentini
Original assignee: TEAM MECCANICA Srl
Current assignee: TEAM MECCANICA Srl
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: EP0976465A1; PT976465E; EP0976465B1; DE69802675D1; DK0976465T3; ATE209540T1; ES2168708T3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zur Weiterverarbeitung von Material ohne dessen Entfernung und die eine Querschnittsreduktion gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5 (siehe z. B. JP-A-56 053 817) zur Folge haben. Im Folgenden wird insbesondere Bezug auf ein Ziehbanksystem genommen.
In einer Ziehbank wird ein Metalldraht im Durchmesser reduziert, indem er durch eine oder mehrere aufeinander folgende Formplatten hindurchfährt. Der Metalldraht wird von einer Zugkraft, die von Walzen oder Rollenantrieben aufgebracht wird, welche zwischen den Formplatten, insbesondere nach jeder Formplatte angeordnet sind, durch die Formplatten durchgezogen. Um einen sachgerechten Arbeitsablauf des Systems sicherzustellen, ist es für die Geschwindigkeiten der Rollenantriebe notwendig, so koordiniert zu werden, dass dort zwischen einem Rollenantrieb und einem anderen kein zu großer Durchgang ist, und zur selben Zeit sollte keine übermäßige Zugkraft aufgebracht sein. Der letzte Rollenantrieb stromabwärts legt fest, wie die Geschwindigkeit des Rollenantriebs oder der Rollenantriebe stromaufwärts sein sollte. Die Steuerung der Geschwindigkeit der Rollenantriebe ist in bekannten Systemen im Allgemeinen einer als "Dandy Roll" bezeichneten Abtastvorrichtung anvertraut, welche den Durchhang des Drahts an einer Stelle zwischen einem Rollenantrieb und einem anderen Rollenantrieb ermittelt. Die "Dandy Roll"-Vorrichtung hat einen Fühler, gewöhnlicher Weise einen Rollenfühler, welcher gegen den Draht oder die Trägerbahn der Ziehlinie (oder allgemein Weiterverarbeitungslinie durch plastische Querschnittsreduzierung) gedrückt wird. Durch Ermittlung der Positionsänderung des Fühlers, welche vom Durchhang des Materials abhängt, wird entsprechend der ermittelten Änderung eine Korrektur der Geschwindigkeit des Rollenantriebs oder der Rollenantriebe stromaufwärts gemacht. Diese Art der Regelung kann einige Nachteile aufzeigen, z. B. eine Instabilität der Korrektur oder Pendeln, welches im Fall von Draht sogar ein Brechen des Drahts verursachen kann. Zusätzlich schränkt sie, nochmals im Fall von Draht, die Möglichkeit der Beschickung des Rollenantriebs ein, obwohl es wünschenswert wäre, einen größeren Beschickungsabstand des Letzteren zum Zweck der Abkühlung des Drahts zu haben, da die "Dandy"-Einrichtung eine begrenzte Ausdehnung über den Draht hat. Außerdem kann die durch das Wirken des "Dandys" auf den Draht selbst ausgeübte Spannung in einigen Fällen ein Problem des dazugehörigen Abrutschens des Drahts von dem Rollenantrieb verursachen, was zu einer Begrenzung der Möglichkeit des Beschicken des Rollenantriebs führt.
JP-A 56 053 817 offenbart ein System zur plastischen Weiterverarbeitung von Material durch Reduzierung des Querschnitts (Drahtziehen), welches eine Einrichtung zum Reduzieren des Teils stromaufwärts, eine Einrichtung zum Reduzieren des Teils stromabwärts, und zwei Drahtstärkemessgeräte zum Messen der Stärke des Drahts zum Steuern der Ziehgeschwindigkeit hat. Die Geschwindigkeitssteuerung basiert auf der Unterstellung, dass sich die Drahtstärke immer aus dem Volumen pro Zeiteinheit des Drahts, der einen Abschnitt durchläuft, und aus dem sog. "Prinzip der Volumenkonstanz" ableiten läßt, d. h. die Unterstellung, dass das Volumen pro Zeiteinheit des Drahts in einer ersten Position des Ziehsystems und das Volumen pro Zeiteinheit des Drahts in einer zweiten Position des Ziehsystems identisch sind.
Tatsächlich ist der Durchmesser oft kein zuverlässiger Hinweis auf das einheitliche Volumen. Die Messung des Durchmessers eines laufenden Drahts, obwohl dies mit verbesserten Vorrichtungen durchgeführt wird, erlaubt für den Zweck der Geschwindigkeitsregelung keine ausreichende Genauigkeit. Daher wird das Prinzip der Volumenkonstanz falsch angewendet. Außerdem können sich die Regelungsfehler, die durch eine nicht dem einheitlichen Volumen entsprechende Messung des Drahtdurchmessers verursacht werden, im Verlaufe der Zeit aufeinander aufsummieren, so dass der Draht zu schlaff oder Opfer eines übermäßigen Zugs wird, bis der Draht bricht. Um das Volumen pro Zeiteinheit zu messen oder zu überwachen, ist es in jedem Fall notwendig, die tatsächliche Geschwindigkeit des Drahts mit äußerster Genauigkeit zu überwachen: Dies wäre für die erforderte Genauigkeit schwierig. Aus diesen Gründen wurde bisher die "Dandy Roll"-Einrichtung verwendet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile des Stands der Technik zu überwinden.
Es ist eine weitere Aufgabe, ein Geschwindigkeits-Steuersystem der Rollenantriebe in einer Material-Weiterverarbeitungslinie mit Reduzierung des Querschnitts und ohne Entfernung von Material zu erhalten, in welchem eine verbesserte Stabilität herrscht und/oder in welchem es möglich ist, einen größeren Beschickungsabstand der Rollenantriebe auszunutzen. Diese Aufgaben werden mit einem Steuer- oder Regelungsprozess, wie dies in Anspruch 1 beschrieben ist, und mit einem System, wie dies in Anspruch 5 beschrieben ist, gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß ein Volumen pro Zeiteinheit eines sich einer Weiterverarbeitung unterziehenden Materials als Steuermenge verwendet, um die Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rollenantriebs durchzuführen und das Volumen des Materials pro Zeiteinheit wird über auf dem Material vorgesehene Zählmarken überwacht. Insbesondere wird dabei ein Materialvolumen pro Zeiteinheit gemessen, das einen angegebenen Punkt oder eine Stelle stromaufwärts eines Rollenantriebs passiert, dessen Geschwindigkeit gesteuert werden soll, und es wird ein Volumen pro Zeiteinheit gemessen, das einen angegebenen Punkt oder eine Stelle stromaufwärts eines Bezugs-Rollenantriebs passiert (stromabwärts des Rollenantrieb, der gesteuert wird), und ein so erreichter Vergleichswert oder Fehlersignal wird verwendet, um die Umdrehungsgeschwindigkeit des gesteuerten Rollenantriebs zu regeln. Die Regelung der Geschwindigkeit wird im Allgemeinen durch die Verwendung einer rückgekoppelten Regelschleife vom Typ PID (Proportional- Integral-Differential) erreicht.
Ein exemplarisches Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein Schema einer Ziehlinie oder eines Systems mit Regelung oder Steuerung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels ist;
Fig. 2 ein Schema einer Ziehlinie oder eines Systems mit einer Variante der vorgeschlagenen Regelung ist.
Mit Bezug auf Fig. 1 wird durch das allgemeine Bezugszeichen 10 eine Ziehlinie oder ein System bezeichnet und dargestellt, wobei es eine erste Formplatte 12 stromaufwärts, eine zweite Formplatte 14 stromabwärts, einen ersten Rollenantrieb 16 stromabwärts von der ersten Formplatte, und einen zweiten Rollenantrieb 18 stromabwärts von der zweiten Formplatte hat. Der Rollenantrieb 16 ist stromaufwärts von Rollenantrieb 18. Ein Draht, der von der Ziehlinie geformt wird, ist durch den Buchstaben F gekennzeichnet. Insbesondere ist F' ein Draht mit großem Querschnitt, der in die Formplatte 12 einläuft, F" ist ein Draht mit mittlerem Querschnitt zwischen Formplatte 12 und Formplatte 14, und F''' ist ein reduzierter Drahtquerschnitt stromabwärts von Formplatte 14.
Es wird gewünscht, die Umdrehungsgeschwindigkeit des stromaufwärts liegenden Rollenantriebs 16 bezüglich der Umdrehungsgeschwindigkeit des stromabwärts liegenden Rollenantriebs 18 zu regeln. Der Rollenantrieb 16 ist dann das gesteuerte Teil, und der Rollenantrieb 18 ist das Referenzteil.
Erfindungsgemäß wird in einer Stelle P&sub1; stromaufwärts des Rollenantriebs 16 und an einer Stelle P&sub2; stromaufwärts des Rollenantriebs 18 und stromabwärts des Rollenantriebs 16 das Volumen pro Zeiteinheit des Drahts F, der durch jeden der Abschnitte durchfährt, überwacht. Bezugszeichen 31 ist ein Messgerät an P&sub1; und Bezugszeichen 32 ist ein Messgerät an P&sub2;. Einheitsvolumina VU1, gemessen an P&sub1; und VU2, gemessen an P&sub2; werden verglichen. Da der Ziehvorgang ohne Entfernung von Material stattfindet, sollte für einen ordnungsgemäßen Ablauf des Systems VU1 = VU2 sein. In der Praxis jedoch, ist VU1 häufig unterschiedlich von VU2. Der Vergleich wird verwendet, um die Geschwindigkeit von Motor 22, der den Rollenantrieb 16 antreibt, bevorzugter Weise durch eine rückgekoppelten Regelschleife (hier nicht dargestellt) der Art des PID zu regeln. In der Figur ist Bezugszeichen 20 ein Differentialfehlerverstärker und Bezugszeichen 21 ist eine Treiberschaltung für Motor 22.
Das Volumen VU, welches pro Zeiteinheit einen angegebenen Abschnitt passiert, kann auf verschiedenen Wegen gemessen werden. Um ein uneingeschränktes Beispiel vorzusehen, ist eine Markierung in Abständen entlang des Drahts vorgesehen, die durch visuelle Vorrichtungen (zum Beispiel aufgesprühte Farbmarken) oder elektrische Vorrichtungen wie zum Beispiel Magnetisierung erhalten wird. Das in der Fig. 1 dargestellte System, ist besonders für Markierung durch Farbsprühung eingerichtet, wobei die Farbe an einer Stelle M stromaufwärts der Formplatte 12 aufgebracht wird. In der Praxis wird durch Markierung des Drahts F' in regelmäßigen Intervallen stromaufwärts der Formplatte 12 auch eine Markierung in anderen regelmäßigen Intervallen des Drahts F" stromaufwärts der Formplatte 14 erreicht. Das Zählen der Anzahl von Drahtstrecken, welche pro Zeiteinheit eine Stelle P&sub1; passieren, und der Anzahl von Drahtstrecken, die pro Zeiteinheit eine Stelle P&sub2; passieren, gibt die Werte der Volumina pro Zeiteinheit VU1 und VU2 an. Das Zählen kann durch bekannte Einrichtungen durchgeführt werden, zum Beispiel können 31 und 32 Zähler von elektrischen Impulsen sein, die von optischen (oder magnetischen) Sensoren kommen, welche die Durchfahrt der Markierungen (im Speicher gespeichert) auf dem Draht ermitteln.
Wie dies schon gesagt wurde, ist das in Fig. 1 dargestellte System besonders geeignet für Farbmarkierung.
Fig. 2 stellt ein System dar, das besonders geeignet für den Betrieb mit einer magnetischen Markierung ist. In dem System von Fig. 2 wurden für entsprechende Teile dieselben wie die in Fig. 1 verwendeten Bezeichnungen beibehalten. Aus diesem Grund werden die Teile nicht mehr weiter beschrieben. In diesem Fall wird die Markierung an einer Stelle M stromabwärts der ersten Formplatte 12 gemacht, und das erste Lesen des Volumens pro Zeiteinheit wird an einer Stelle P&sub1; stromabwärts der ersten Formplatte und der Markierung und stromaufwärts des ersten Rollenantriebs 16 gemacht. Die Stelle P&sub2; des zweiten Lesens von Einheitsvolumen ist stromabwärts des gesteuerten Rollenantriebs 16 gesetzt, d. h. wie in der vorhergehenden Ziehlinie stromaufwärts der Formplatte 14.
Varianten zu dem, was beschrieben wurde, sind möglich.
Was das Aufbringen der Markierung und/oder Markierungserkennungsvorrichtungen betrifft, sollte darauf hingewiesen werden, dass es keinen Unterschied macht, ob sie am Eingangspunkt oder am Ausgangspunkt der Formplatten angeordnet sind, vorausgesetzt sie sind in unmittelbarer Umgebung der Formplatten angeordnet. Diese Möglichkeit besteht insofern, da das Volumen des Materials, welches in die Formplatte hineinkommt, exakt das Gleiche wie das des herauskommende Materials ist.

Claims

1. Verfahren für die Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit eines gesteuerten Rollenantriebs (16), auf der Basis einer Umdrehungsgeschwindigkeit eines Bezugs-Rollenantriebs (18), in einem System für die stufenlose plastische Verarbeitung von Material durch die Reduzierung des Querschnitts desselben, in dem für die genannte Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit wird folgendes überwacht:

ein erstes Volumen pro Zeiteinheit des genannten Materials, das durch einen ersten Punkt (P&sub1;) des Systems stromaufwärts vom gesteuerten Rollenantrieb (16) verläuft;

ein zweites Volumen pro Zeiteinheit des genannten Materials, das durch einen zweiten Punkt (P&sub2;) des Systems verläuft, der vom genannten ersten Punkt (P&sub1;) entfernt ist und stromabwärts des gesteuerten Rollenantriebs (16) liegt; das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die genannten ersten und zweiten Volumen pro Zeiteinheit des Materials für die genannte Regelung der Umdrehungsgeschwindigkeit überwacht werden, indem die Markierungen gezählt werden, wobei diese Markierungen an dem genannten Material stromaufwärts vom genannten ersten Punkt (P&sub1;) vorgesehen sind.

2. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte erste Punkt (P&sub1;) stromabwärts von einer ersten Einrichtung (12) für die Reduzierung des Querschnitts liegt, und der genannte zweite Punkt (P&sub2;) stromaufwärts von einer zweiten Einrichtung (14) für die Reduzierung des Querschnitts liegt.

3. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte erste Punkt (P&sub1;) stromaufwärts von einer ersten Einrichtung (12) für die Reduzierung des Querschnitts liegt, und dass der genannte zweite Punkt (P&sub2;) stromaufwärts von einer zweiten Einrichtung (14) für die Reduzierung des Querschnitts liegt.

4. Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Markierungen stromaufwärts von dem genannten ersten Punkt auf das genannte Material aufgebracht werden und eine oder mehrere der folgenden umfassen: magnetische oder Sichtmarkierungen.

5. Ein System für die stufenlose plastische Verarbeitung von Material durch die Reduzierung des Querschnitts desselben, das eine Einrichtung (12) für die Reduzierung des Querschnitts stromaufwärts, eine Einrichtung (14) für die Reduzierung des Querschnitts stromabwärts, einen ersten Zieh- Rollenantrieb (16) stromabwärts von der ersten Einrichtung für die Reduzierung des Querschnitts, einen zweiten Zieh- Rollenantrieb (18) stromabwärts von der zweiten Einrichtung für die Reduzierung des Querschnitts und dem ersten Rollenabriebs umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem zwei Überwachungsgeräte (31, 32) umfasst, um die Volumen pro Zeiteinheiten des genannten Materials jeweils stromaufwärts (P&sub1;) und stromabwärts (P&sub2;) von einem der genannten Rollenantriebe (16) zu überwachen, dessen Umdrehungsgeschwindigkeit kontrolliert werden muss, sowie eine Markierungsvorrichtung (M), die stromaufwärts vom genannten ersten Überwachungsgerät angeordnet ist, wobei das Überwachungsgerät Zähler umfasst.

6. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsvorrichtung (M) eine Farb- Markierungsvorrichtung ist und, dass die Markierungsvorrichtung und das erste Überwachungsgerät (31) stromaufwärts von der ersten Einrichtung für die Reduzierung des Querschnitts angeordnet sind, sowie dadurch, dass das zweite Überwachungsgerät (32) stromaufwärts von der zweiten Einrichtung für die Reduzierung des Querschnitts angeordnet ist.

7. Ein System gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungsvorrichtung (M) eine magnetische Markierungsvorrichtung ist, dass die Markierungsvorrichtung und ein erster Zähler stromabwärts von der ersten Einrichtung für die Reduzierung des Querschnitts angeordnet sind, sowie dadurch, dass ein zweiter Zähler stromaufwärts von der zweiten Einrichtung für die Reduzierung des Querschnitts angeordnet ist.

8. Ein System gemäß Anspruch 5 für eine Stahldraht- Ziehstraße, bei der die genannte erste Einrichtung und die genannte zweite Einrichtung Ziehformplatten sind.