EP0182062A2 - Stützwalzenverstellung für Richtmaschinen - Google Patents

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EP0182062A2
EP0182062A2 EP85112714A EP85112714A EP0182062A2 EP 0182062 A2 EP0182062 A2 EP 0182062A2 EP 85112714 A EP85112714 A EP 85112714A EP 85112714 A EP85112714 A EP 85112714A EP 0182062 A2 EP0182062 A2 EP 0182062A2
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EP
European Patent Office
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straightening
rollers
support
rolls
adjustment
Prior art date
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EP85112714A
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English (en)
French (fr)
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EP0182062B1 (de
EP0182062A3 (en
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Otto Dr. Ing. Petri
Werner Baeumer
Dieter Ohrendorf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FR W SCHNUTZ GmbH AND Co
Original Assignee
FR W SCHNUTZ GmbH AND Co
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Publication date
Application filed by FR W SCHNUTZ GmbH AND Co filed Critical FR W SCHNUTZ GmbH AND Co
Priority to AT85112714T priority Critical patent/ATE45895T1/de
Publication of EP0182062A2 publication Critical patent/EP0182062A2/de
Publication of EP0182062A3 publication Critical patent/EP0182062A3/de
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Publication of EP0182062B1 publication Critical patent/EP0182062B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/02—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling by rollers

Definitions

  • the invention relates to a support roller adjustment of N support rollers per straightening roller in straightening machines for straightening strips and sheets in the passage, which have successive trains of straightening rollers and complementary rollers against which the straightening rollers can be adjusted in the direction of the straightening material.
  • the three-dimensional curvatures which usually occur during the rolling process due to different lengths of the fibers of the rolled strip, require the greater amount of mechanical straightening.
  • the straightening rollers (or the respective "straightening roller trains" formed by the successive straightening rollers) are immersed between the complementary straightening rollers to different depths over their effective length - which must be slightly more than the width of the straightening material.
  • the leveling material is stretched at the positions of greater immersion depth than the fibers parallel to it. It is thus possible to match the fiber lengths to one another. This can be used to correct all planning errors.
  • the straightening rolls In order to achieve different immersion depths between the complementary rolls over the effective length of the straightening rolls, the straightening rolls must be bent elastically.
  • the support rollers supporting the straightening rollers are used for this.
  • These back-up rolls are arranged over the effective length of the straightening roll - depending on the width, between 3 and about 13 back-up rolls - and support the straightening roll against the pressure exerted by the straightening material.
  • the straightening roller is also a straight bar.
  • the straightening roll is elastically bent as expected, thereby increasing the depth of immersion between the complementary straightening rolls and thus, in turn, the extension of the straightening material in this fiber.
  • the criterion for the adjustment and for the adjustment is "best judging result" on the target.
  • the advantage of the invention lies in the fact that the specified back-up rolls can now be adjusted as required for an optimal straightening result and that the free back-up rolls are automatically adjusted after calculating the pitch from the function describing the deformation of the straightening roll so that they rest securely on the straightening roll. This eliminates the need for the operating personnel to observe and correct the operating state that follows each adjustment. The dependence on the individual skill of the operator is significantly reduced.
  • the defined readjustment of the free support rollers in contact with the leveling roller is also a significant improvement in the leveling ability of a leveling machine.
  • the load distribution over the straightening roller depends on the condition of the straightening good, but the load distribution determines the deformation of the straightening roller, the setting of the specified back-up rollers alone (in the case of free supporting rollers not in contact) cannot determine the actual bending of the straightening roller for all operating states. Rather, the changes in the load distribution over the straightening roller lead to changing deformations of the straightening roller due to changing flatness errors of the straightening material and thus to changing stretching of the straightening material. As a result, the effect of an adjustment on the leveling material becomes ambiguous, which makes training operating personnel considerably more difficult.
  • the state of deformation is determined by the setting of the K-specifying support rollers and is retained with every load distribution, because the adjusted free support rollers intercept every change in load by reactive changes in support force.
  • the deformation of the straightening roller then remains essentially unchanged.
  • equation (4) is used to check again whether there are negative loads.
  • the matrix / A / is created by calculation from the respective straightening parameters: the machine constants, such as the straightening roll length, the straightening roll diameter, the number of backing rolls, the backing roll distance and the constants of the straightening goods, such as the sheet thickness, sheet width and yield strength.
  • the calculation of the IArexp-1 sweeping matrices assigned to the matrix / A / requires computing time.
  • the reversing matrices are therefore stored in a storage medium to increase the calculation speed. They are then immediately available for every calculation.
  • the adjustment of the free back-up rolls can also be carried out by providing the supports of the back-up rolls with load sensors, that K-specifying back-up rolls are set freely beyond the back-up roll alignment, that the adjustment of the NK-free back-up rolls is only carried out as long as the adjustment of the specifying back-up rolls continues and that all NK load sensors indicate a positive load.
  • the tracking process of the free back-up rolls can be carried out directly and quickly in the "upward control", that is to say the increase in the employment.
  • the control of the machine must also be suspended, for example, when the end of the material to be straightened (for example in the direction of the table) is reached so that the control remains stable. Additional parameters must therefore be monitored and processed.
  • the "downward regulation”, that is to say the reduction in the employment, is carried out by resetting all the support rollers with a similarity transformation of the deflection of all the support rollers.
  • the setting of the specifying support rollers takes place in three sections, the load sensors of the free support rolls indicating a positive load in the first section during the setting of the specifying support rolls, and the adjustment only during the adjustment of the specifying support rolls Back-up rolls take place in the second section, the adjustment of the free back-up rolls is calculated from the function describing the deformation of the straightening roll and adjusted by the controllable adjusting means, and in the third section a downward regulation takes place while maintaining the relative back-up roll heights.
  • the control criterion can be a predetermined total pressure between straightening rolls and complementary rolls, which is obtained by adding up the loads.
  • the support rollers can be actuated by hydraulic means, because this makes feedback adjustments of the support rollers particularly easy.
  • hydraulically operated pulling wedges leads to a robust arrangement that is adapted to the operating conditions that exist when straightening sheet metal.
  • back-up roll is a predetermined support roll and is automatically set, for which the fluctuations in the leveling material measured by N sensors on N fibers of the leveling material have a minimum, the amount of the adjustment being proportional to the fluctuation, and the remaining N-1 back-up rolls are adjusted according to the invention on the specifying support roller.
  • the advantage of this device is that regulation is now possible, which uses, for example, the fluctuation of the target material measured before the straightening process as a control variable, and the fluctuation measured after the straightening process as a control variable.
  • Example la The general calculation scheme for calculating the matrix of the influencing numbers for a specific machine configuration defined in the coefficients.
  • Example IIa The simultaneous matrix of the influencing numbers for three backup rolls.
  • Example Ilb The inverse matrices of the simultaneous matrix lla.
  • Example III Example calculation for an adjustment process.
  • Fig. 1 there are straightening rolls 100,101,102 .. the complementary rolls ... 1000,1001, .... Support roller pairs 10001, 10002 .... 1000N support the straightening roller 100.
  • the support roller pairs are arranged in a starting position on a support roller alignment FL parallel to the axis of the straightening roller.
  • rollers 100, 101, 102 .. form a straightening roller train, the support rollers of which are treated in the same way during adjustment by adjusting the support rollers.
  • a roller is referred to in the following, the single drum roller is therefore meant.
  • Fig.la. shows the course of the leveling material R between the leveling rolls 100, 101, 102, .. and the complementary rolls 1000, 1 001, 10, 11 , 1021 ..
  • the straightening effect is achieved by straightening the straightening material in the plastic-elastic area at the beginning of the process due to a slight inclination of the straightening roller level towards the complementary roller level, but then smoothing it out and guiding it into the elastic area by the subsequent straightening rollers.
  • the inclination angles used in the longitudinal and transverse directions are set accordingly for the respective straightening good.
  • the supports L1, L2, .. which can be designed, for example, in a known arrangement as hydraulically operated pulling wedges, support the support rollers 10001, 10002, .. on the machine frame 2000.
  • load cells KS1, KS2 .. for example piezoelectric transducers, can be provided, with which the applied loads can be measured.
  • FIG. 2 shows a modification of the case of five backup rolls as a schematic form of FIG. 1b.
  • the support roller 10002 is the default in this example, the support rollers 1 0001, 10003, 10004, 10005 are free support rollers.
  • the supports are at positions X1, X2 ...
  • the straightening roller bearing distance is LD.
  • the support rollers 10001 ... have a bale length of u and the support center distance xi-xi + is t
  • the deflections are measured with position sensors LS1, LS2, .. Load cells KS 1 , KS2 ... can also be provided.
  • Such a matrix / Aii / is (for reasons of clarity in the case of three backup rolls) in example, Ilb calculated with the parameters of the straightening roll given there.
  • the matrix / A / has to be recalculated for every straightening machine, every straightening good and every load distribution F (i). During the straightening process, however, it is unchanged (with constant loads F (i)).
  • the reversing matrices, example Ilb, are calculated for typical load cases (in these unit vectors occur at the points where there were negative loads on the backup roller) and serve to determine the backup roller heights.
  • the setting of the device is carried out in such a way that the measured values of the position sensors LS1, LS2 .. are fed into the computer DV, that when the supports ST1, ST2, ... are adjusted, the adjustment is also known and the computing process is thereby triggered, the necessary Matrices and their reciprocal values can be read by the computer DV from the memory MM.
  • the "downward control” that is to say the reduction in the immersion depth of the straightening roller, can always take place in such a way that the positions found in the "upward control" are reduced by a similarity transformation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Straightening Metal Sheet-Like Bodies (AREA)
  • Wire Processing (AREA)

Abstract

Um bei einer Stützwalzenverstellung von (N) Stützwalzen je Richtwalze bei Richtmaschinen zum Richten von Bändern und Blechen im Durchlauf, die in Laufrichtung des Richtgutes hintereinanderliegenden Züge von Richtwalzen (100, 101, 102...) und von Komplementärwalzen (1000, 1001, 1011, 1021...) aufweisen, gegen die die Richtwalzen anstellbar sind, das Nachstellen der freien Stützwalzen (10001, 10002, 10003...) nach einer Verstellung der vorgebenden Stützwalzen zu verbessern, sind die K vorgebenden Stützwalzen frei über die Stützwalzenflucht (FL) 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 Zuge 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 Flugzeugbeplankungennicht 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 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 wärend 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
    Figure imgb0001
    mit V/ = Mehrdimensionaler Vektor der Stützwalzenverstellung
    • /A/= Matrix der Einflusszahlen
    • P/ = Mehrdimensionaler Vektor der Stützkräfte
    • F/ = Mehrdimensionaier 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 undBändem 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 sondem nur simultan, also für alle Stützrollen gleichzeitig, bestimmt werden. Das simultane Gleichungssystem hat die folgende, in Vektordarstellung einfache Form:
    • (1)
      Figure imgb0002
      mit
      • V/ = i-dimensionaier Vektor aus den Auslenkungen f bei xi
      • P/= i-dimensionaler Vektor aus den Stützkräften p bei xi
      • F/= = Lastverteilung über der Richtzwalze
      • f(xi) = Auslenkung der Stütz walze bei Position xi
      • /Aii/ = quadratische Matrix der Einflusszahlen
      • oder abgekürzt
    • (2)
      Figure imgb0003
      Figure imgb0004
      Nach Verstellung wird daraus
    • (3)
      Figure imgb0005
      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)
    Figure imgb0006
    mit /A/exp-1 = Kehrmatrix diese neuen Stützkräfte.
  • Im allgemeinen Fall werden dabei negative Lasten aufteten.
  • 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(vi,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)
    Figure imgb0007
    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 Richtparametem: 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 IArexp-1 erfordert Rechenzeit. Zur Erhöhung der Berechnungsgschwindigkeit 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 Stutzwalze 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 la: 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 Ilb : Die Umkehrmatrizen der Simultanmatrix lla.
  • Beispiel III :Beispielrechnung für einen Verstellvorgang.
  • Die Maschinenkonfiguration ist
    • Richtwalzendurchmesser d = 45 mm
    • Aequatoriales Trägheitsmoment 1 = 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.la. 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.1 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 + 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 1 ausgeschriebenen Beziehung kann nunmehr aus den Parametem 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 Beispiellla, Ilb berechnet mit den dort angegebenen Parametem der Richtwalze.
  • Aus der Matrix /A/ in Beispiel Ila folgen die Umkehrmatrizen /A/exp-1 von Beispiel Ilb.
  • 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 Ilb, 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 111 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.

Claims (11)

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 uber die Stützwalzenflucht (FL) hinaus anstellbar sind, dass die Nachstellung der N-K freien Stützwalzen (..1000i,1000i+1,..) selbsttätig "auf Anlage" aller Stutzwalzen (10001...) an der Richtwalze (100,101..) aufgrund der simultanen Berechnung
Figure imgb0008
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)) f=/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 Stützkrüften p bei xi
F/ = Lastverteilung über der Richtzwalze
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)
Figure imgb0009
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 Kompiementärwalzen 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
Figure imgb0010
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.
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