EP2825332B1 - Vorrichtung und verfahren zum richten von metallband - Google Patents

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EP2825332B1
EP2825332B1 EP13711601.8A EP13711601A EP2825332B1 EP 2825332 B1 EP2825332 B1 EP 2825332B1 EP 13711601 A EP13711601 A EP 13711601A EP 2825332 B1 EP2825332 B1 EP 2825332B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
straightening
metal strip
setting elements
rolls
measuring
Prior art date
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Withdrawn - After Issue
Application number
EP13711601.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2825332A1 (de
Inventor
Frank-Günter BENNER
Roman Dehmel
Rolf Franz
Matthias Kipping
Peter Jollet
Jens ARTEL
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.)
SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP2825332A1 publication Critical patent/EP2825332A1/de
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Publication of EP2825332B1 publication Critical patent/EP2825332B1/de
Withdrawn - After Issue legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/28—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates
    • B21B37/40—Control of flatness or profile during rolling of strip, sheets or plates using axial shifting of the rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/02—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring flatness or profile of strips

Definitions

  • the invention relates to a device for straightening metal strip according to the preamble of claim 1 and to a method for straightening metal strip having the features of claim 12.
  • US 4,881,392 describes a system for straightening a metal strip, in which a straightening section of a rolling mill is arranged downstream and a measuring device for flatness measurement of the metal strip is again arranged in the strip running direction below the straightening section.
  • EP 0 035 009 A1 describes a device for supporting a work roll of a sheet metal bending or straightening machine.
  • the machine comprises distributed over the length of work rolls distributed support rollers, which are supported via adjusting drives on a support.
  • the support rollers are mounted in a common frame, which is height adjustable via a wedge drive.
  • US 5,758,533 A1 discloses a leveler according to the preamble of claim 1.
  • US 2,091,789 discloses a sheet metal straightening machine with adjustable over a common carrier support rollers acting on the sheet straightening roller.
  • DE 34 12 486 A1 discloses a straightening machine for sheet metal strip with two interrogation units for the determination of Blechbandunregelwhikeiten each before and behind guide roller pairs, which are respectively arranged at the beginning and at the end of a straightening.
  • At least three successively arranged in the strip running direction groups of at least three actuators are provided, which form a total of a field of individually controllable actuators, by means of several in the strip running direction successively arranged straightening rollers independent in their respective bending curve can be adjusted.
  • a field of actuators generally allows a particularly accurate correction of belt errors by the straightening process.
  • local correction can be carried out dynamically, in particular in relatively short sections of the band.
  • Such relatively local band errors can first be detected, for example, by a measuring device arranged on the input side of the device.
  • the actuators comprise a hydraulic cylinder.
  • Hydraulic cylinders can be adjusted quickly and in a wide range to the respective requirements of straightening forces.
  • Keilangnan or the like can be used as actuators.
  • At least one, preferably more of the groups of actuators is supported on a dimensionally stable traverse.
  • a dimensionally stable within the meaning of the invention is to be understood that an area moment of inertia of the traverse corresponds to at least a multiple of a moment of inertia of the leveling rolls.
  • a tilting of the traverse about the strip running direction can be adjustable by means of at least one trussing actuator. This results in further adjustment of the device.
  • the traverse actuators may also preferably be hydraulic actuators, alternatively or additionally, but also wedge adjustments or threaded adjustments.
  • end-side storage areas of at least one of the straightening rollers can be adjusted in an adjustable way by lateral actuators, in particular in a direction opposite to the actuators.
  • lateral actuators may be formed as a hydraulic cylinder.
  • the actuators may act on a support arrangement for a plurality of support rollers, the support rollers transmitting a force of the actuators to one of the straightening rollers.
  • the retaining arrangement comprises a chain of bearing sections connected to one another in the axial direction for the support rollers.
  • the arrangement of a measuring system already before the groups of straightening rollers can be a particularly accurate measurement, due to which the number of passes through the straightening can be minimized.
  • it can be decided by the upstream measuring system whether straightening must take place at all.
  • the tape can then not pass through the straightening or without pressure of straightening rollers.
  • the measuring systems comprise an optical, in particular laser-optical, measurement of the shape of the metal strip, the metal strip being guided predominantly without tension at least in the area of the measuring installations.
  • a predominantly tension-free guidance is given when tensile forces caused by the strip guide are kept so low that they only negligibly influence a spatial deformation of the strip.
  • the object of the invention is also achieved by a method for straightening a metal strip having the features of claim 12.
  • the process of straightening can be optimized and the number of possibly necessary passes through the Minimize the guideway. It goes without saying that the optimization is computer-aided on the basis of the measurement results. In doing so, data of previous runs of the same band and / or stored models, in particular concerning the material to be straightened, the firing masses, etc. are used.
  • step d. a repetition of steps b. and c. he follows.
  • a second or nth tape pass can take place in the direction opposite to the previous pass.
  • FIG. 1 shown apparatus for straightening a metal strip is shown only in the scope of a present upper half, comprising several in a strip running direction (perpendicular to the plane in FIG Fig. 1 ) Straightening rollers 1 arranged one behind the other.
  • a straightening roller 1 is in each case subjected to a force by a group of actuators 2 which are arranged next to one another in the transverse direction or axial direction over the length of the straightening roller 1.
  • the actuators each include a force introduction unit in the form of a separately and automatically controlled hydraulic cylinder 2a, which acts on a bearing portion 3 of a chain 4 of bearing sections.
  • a piston end of the actuator 2a can tiltably press on the bearing portion, for example in a corresponding shape (not shown). It is understood that an employed by the actuators bending curve of the straightening rollers 1, in Fig. 1 .
  • FIG. 3 and FIG. 4 is exaggerated for the sake of illustration.
  • a pair of support rollers 5 is rotatably mounted in each case, which press on the straightening rollers 1 and so adjust their bending curve during rotation.
  • Fig. 5a to Fig. 5f Various alternative embodiments of the chain of bearing sections are shown.
  • the bearing sections 3 abut flush against each other, wherein the cooperating end faces can be formed depending on the requirements.
  • Fig. 5a shows a simple shape with flat faces.
  • Fig. 5b shows a two convexities, by which the friction surface is reduced.
  • Fig. 5c shows a concave end face, in which engages an adjacent, convex end face, so that the exact position of the bearing sections is adjusted relative to each other.
  • Fig. 5d shows a connection through an elastic connector between the bearing portions, which may be made of metal or other material.
  • Fig. 5f shows one
  • the actuators 2 are supported with their hydraulic cylinders on the side opposite the straightening roller on a rigid or dimensionally stable traverse 6.
  • the traverse is tiltably adjustable over two existing truss actuators 7 to provide a further adjustment option for straightening and / or movability of the traverse for maintenance purposes.
  • the truss actuators 7 are also designed as hydraulic cylinders.
  • the straightening rollers 7 are added to end bearings in pivot bearings 8, which in turn are each supported by lateral actuators 9 adjustable in force on the cross member 6.
  • the lateral actuators 9 can be subjected to a force in opposite direction to the actuators 2 in order to adjust the bending curve of the straightening rollers 7.
  • each of the successively arranged, in the present case, five straightening rollers 1 is largely individually adjustable in its bending course.
  • a group of adjacently arranged in the axial direction actuators 2 is provided for each of the straightening rollers 1.
  • each of the five straightening rollers 1 is adjusted by a group of five adjacently arranged adjacently in the transverse direction of actuators 2, so that a total of a field of 5X5 separately adjustable actuators 2 results.
  • the five straightening rollers 1 are each end received in beams 10, in which the pivot bearing 8 of the straightening rollers 1 are arranged.
  • Each of the two bars 10 is held by one of the lateral actuators 9.
  • the bars are expediently guided so that no tilting can occur in the direction of tape travel.
  • a plurality of lateral actuators 9 can also act on the same beam 10. It can also alternatively every single one Straightening rollers 1 be added end in a lateral actuator 7 or more, for example, two straightening rollers are summarized over a respective beam with respect to their pivot bearing.
  • All of the hydraulic cylinders described herein preferably have a circular cross-section. It is a principle of the present invention to use as many standard actuators of the same design and to dispense with special constructions such as cylinders with oblong cross-section.
  • the above-described upper half of the device may be substantially symmetrical as a lower part with a group of lower leveling rolls 1 '(see schematically in FIG Fig. 6 ) be repeated.
  • This allows one to Fig. 1 inverse bending of the straightening roller shown as in Fig. 3 Achieve, with the employment by shear forces of (not shown) actuators of the lower half takes place.
  • Fig. 4 In employment according to Fig. 4 is a linear tilt of the straightening roller to the strip running direction. Such tilting can take place via the actuators 2, 7, as shown, or else via a tilting of the traverse 6.
  • the schematic side view according to Fig. 6 shows a device as described above, in addition, in the strip running direction upstream of a first measuring system 11 and a second measuring system 12 is arranged downstream.
  • the measuring systems 11, 12 are of identical design and measure each unevenness of the largely unstressed metal strip 13 by means of optical systems, in particular laser-optical systems.
  • Fig. 6 a method in which, according to the invention, the topography or flatness and / or the residual stresses of the metal strip 13 are first determined before straightening.
  • data is generated for this purpose, which via a connection 11a into an electronic control unit or a installed on it model 14 are fed.
  • the metal strip 13 may be for measuring, for example, on rollers 15 and thereby scanned. It is also conceivable that the flatness and / or residual stresses of the metal strip are detected during the run. For this purpose, a reversing operation would be possible.
  • all straightening rollers 1, but at least the upper straightening rollers 1 are equipped with sensors 16 and actuators 17 and connected via the connections 18 with the model 14.
  • the sensors may e.g. Measure forces, moments, positions, inclinations, deformations, etc.
  • the actuators for example the actuators 2 described above, are capable of transmitting forces and moments to approach or generate positions such as paths, slopes, deformations and so on. As a result, as many positions and deformations of the individual straightening rollers 1 and thus positions of the straightening rollers can be approached relative to each other.
  • the metal strip 13 By the straightening rollers downstream, further measuring system 12, the metal strip 13 would at least optionally re-measured after the straightening process.
  • the resulting data is provided via a connection 12a the model 14.
  • the model 14 is depicted in one or more computers and consists of further implemented submodels. These are material models for the materials to be straightened, models for imaging the straightening process, mechanical models for imaging the machine parts and their cooperation during straightening, models for processing the sensor signals, models for processing and processing the geometry (flatness / flatness error) and residual stresses of the straightening material 13, models for controlling flatness errors, model for driving the actuators of the straightening machine, etc.
  • the local immersion depth E1 in the plane P_1 to the immersion depth En in the plane P_n can be adjusted by the model 14 according to the requirements of the end product.
  • a local immersion depth is not only the parallel directional gap RS to understand, but also a non-constant guide gap RS, which can arise by tilting and bending at least one of the straightening rollers 1.
  • the straightening machine can be operated with the aid of the model 14 so that it can change the immersion depths and the straightening gaps statically or dynamically (during the straightening process). It is also conceivable that the span a is variable by moving the straightening rollers 1 and is controlled or regulated by the model 14.
  • the normal or first direction of passage of the metal strip 13 takes place from right to left according to Fig. 6 ,
  • the level 19 can be used as a reference level for the measuring systems and for the immersion depth.
  • a possible second pass can be carried out in particular from left to right, in particular in the case of a tandem measuring system.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Straightening Metal Sheet-Like Bodies (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Richten von Metallband nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Richten von Metallband mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
  • US 4,881,392 beschreibt ein System zum Richten eines Metallbandes, bei dem eine Richtstrecke einer Walzanlage nachgeordnet ist und eine Messvorrichtung zur Planheitsmessung des Metallbandes wiederum in Bandlaufrichtung unterhalb der Richtstrecke angeordnet ist.
  • EP 0 035 009 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Abstützen einer Arbeitswalze einer Blechbiege- oder Richtmaschine. Die Maschine umfasst über die Länge von Arbeitswalzen verteilte Stützrollen, die über Stelltriebe auf einem Träger abgestützt sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die Stützrollen in einem gemeinsamen Rahmen gelagert, welcher über einen Keiltrieb höhenverstellbar ist.
  • US 5,758,533 A1 offenbart eine Richtmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • US 2,091,789 offenbart eine Blechrichtmaschine mit über einen gemeinsamen Träger verstellbaren Stützrollen einer auf das Blech wirkenden Richtrolle.
  • DE 34 12 486 A1 offenbart eine Richtmaschine für Blechband mit zwei Abfrageeinheiten zur Ermittlung von Blechbandunregelmäßigkeiten jeweils vor und hinter Führungswalzenpaaren, die jeweils am Anfang und am Ende einer Richtstrecke angeordnet sind.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Richten von Metallbändern anzugeben, bei denen eine gute Optimierung des Richtvorgangs erreicht wird.
  • Diese Aufgabe wird für eine eingangs genannte Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Durch die zumindest zweite Gruppe von in der Querrichtung nebeneinander angeordneten, einzeln ansteuerbaren Stellgliedern, durch die ein axialer Biegeverlauf zumindest einer zweiten der Richtwalzen einstellbar ist, lässt sich die Wirkung der Richtwalzen auf das Blech besonders differenziert einstellen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass wenigstens drei in Bandlaufrichtung nacheinander angeordnete Gruppen von jeweils wenigstens drei Stellgliedern vorgesehen sind, die insgesamt ein Feld von einzeln ansteuerbaren Stellgliedern ausbilden, mittels dessen mehrere in Bandlaufrichtung nacheinander angeordnete Richtwalzen sich in ihrem jeweiligen Biegeverlauf unabhängig einstellen lassen. Ein solches Feld von Stellgliedern ermöglicht allgemein eine besonders genaue Korrektur von Bandfehlern durch den Richtvorgang. Zudem kann bei Bedarf dynamisch eine lokale Korrektur insbesondere in relativ kurzen Abschnitten des Bandes erfolgen. Solche relativ lokalen Bandfehler können zum Beispiel durch eine eingangsseitig der Vorrichtung angeordnete Messvorrichtung zunächst erfasst werden.
  • Allgemein bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Stellglieder einen Hydraulikzylinder umfassen. Hydraulikzylinder können schnell und in weitem Bereich auf die jeweiligen Erfordernisse an Richtkräften eingestellt werden. In alternativer oder ergänzender Detailgestaltung können aber auch Gewindeanstellungen, Keilanstellungen oder Ähnliches als Stellglieder Verwendung finden.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine, bevorzugt mehrere der Gruppen von Stellgliedern an einer formsteifen Traverse abgestützt. Unter formsteif im Sinne der Erfindung ist dabei zu verstehen, dass ein Flächenträgheitsmoment der Traverse zumindest einem Vielfachen eines Flächenträgheitsmomentes der Richtwalzen entspricht. In weiterer Detailgestaltung kann eine Kippung der Traverse um die Bandlaufrichtung mittels zumindest eines Traversenstellglieds einstellbar sein. Hierdurch ergeben sich weitere Einstellmöglichkeiten der Vorrichtung. Bei den Traversenstellgliedern kann es sich ebenfalls bevorzugt um hydraulische Stellglieder, alternativ oder ergänzend aber auch um Keilanstellungen oder Gewindeanstellungen handeln.
  • In allgemein bevorzugter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass endseitige Lagerbereiche zumindest einer der Richtwalzen durch seitliche Stellglieder einstellbar belastbar sind, insbesondere in einer zu den Stellgliedern entgegengesetzten Richtung. Hierdurch lässt sich unter anderem eine einfache Einstellung von Spalten und Anpresskräften realisieren. Bevorzugt können die seitlichen Stellglieder als Hydraulikzylinder ausgebildet sein.
  • Bei einer einfachen und allgemein bevorzugten konstruktiven Realisierung können die Stellglieder auf eine Halteanordnung für eine Mehrzahl von Stützrollen wirken, wobei die Stützrollen eine Kraft der Stellglieder auf eine der Richtwalzen übertragen. In bevorzugter Detailgestaltung umfasst dabei die Halteanordnung eine Kette von in axialer Richtung miteinander verbundenen Lagerabschnitten für die Stützrollen. Hierdurch können in der axialen Richtung auftretende Kräfte optimal abgefangen werden, so dass die Wirkung der jeweiligen Stellglieder örtlich gut definiert ist und keine Verkantungen o.ä. im Bereich der Stellglieder oder Stützrollen auftreten.
  • Durch die Anordnung einer Messanlage bereits vor den Gruppen von Richtwalzen kann eine besonders genaue Vermessung erfolgen, aufgrund derer die Anzahl von Durchläufen durch die Richtstrecke minimiert werden kann. Insbesondere kann durch die vorgeschaltete Messanlage entschieden werden, ob überhaupt ein Richten erfolgen muss. Im Idealfall kann das Band dann die Richtstrecke gar nicht bzw. ohne Andruck der Richtwalzen durchlaufen.
  • Durch das Vorsehen jeweils einer Messanlage vor und hinter den Richtwalzen kann in demselben Durchlauf entschieden werden, ob ein zweiter Durchlauf durch die Richtstrecke erforderlich ist. Aus dem Vergleich der Messungen der beiden Messanlagen vor und nach der Richtstrecke kann zudem eine Optimierung bzw. Änderung der Einstellungen der Stellglieder der Richtstrecke abgeleitet werden, um einen optimierten, nachfolgenden Durchlauf zu ermöglichen. Dabei kann es sich um einen zweiten oder allgemein n-ten Durchlauf handeln.
  • Die Messanlagen umfassen in bevorzugter Detailgestaltung eine optische, insbesondere laseroptische, Vermessung der Form des Metallbandes, wobei das Metallband zumindest im Bereich der Messanlagen überwiegend zugspannungsfrei geführt ist. Eine überwiegend zugspannungsfreie Führung ist dann gegeben, wenn durch die Bandführung bedingte Zugkräfte so gering gehalten sind, dass sie eine räumliche Deformation des Bandes nur vernachlässigbar beeinflussen.
  • Bei alternativen oder ergänzenden Detailgestaltungen kann außer einer optischen Erfassung einer räumlichen Deformation auch vorgesehen sein, dass das Band über mechanische Tastrollen bei definierter Zugspannung abgetastet wird, um über die Breite veränderliche Verspannungen im Band zu messen und als Kriterium für eine Einstellung der Stellglieder der Richtstrecke zu verwenden.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird zudem durch ein Verfahren zum Richten eines Metallbandes mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst.
  • Durch das Messen der Form und/oder Verspannungen durch eine erste, vor einem ersten Durchlauf durch die Richtstrecke angeordnete Messanlage sowie durch eine zweite, nach der Richtstrecke angeordnete Messanlage, lässt sich der Vorgang des Richtens besonders gut optimieren und die Anzahl eventuell notwendiger Durchläufe durch die Richtstrecke minimieren. Es versteht sich, dass die Optimierung rechnergestützt auf Basis der Messergebnisse erfolgt. Dabei können zudem Daten vorhergehender Durchläufe desselben Bandes und/oder gespeicherte Modelle, insbesondere betreffend das zu richtende Material, die Brandmassen etc., verwendet werden.
  • In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass abhängig vom Messergebnis in Schritt d. eine Wiederholung der Schritte b. und c. erfolgt.
  • Insbesondere kann ein zweiter oder n-ter Banddurchlauf in zum vorhergehenden Durchlauf entgegengesetzter Richtung erfolgen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung von vorne.
    Fig. 2
    zeigt eine schematische Draufsicht auf die Vorrichtung aus Fig. 1.
    Fig. 3
    zeigt die Vorrichtung aus Fig. 1 in einer zweiten Anstellung.
    Fig. 4
    zeigt die Vorrichtung aus Fig. 1 in einer dritten Anstellung.
    Fig. 5a bis Fig. 5f
    zeigen mehrere Abwandlungen von Lagerabschnitten einer Vorrichtung aus Fig. 1.
    Fig. 6
    zeigt eine schematische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zwei Messanlagen.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zum Richten eines Metallbandes ist nur im Umfang einer vorliegend oberen Hälfte dargestellt, umfassend mehrere in einer Bandlaufrichtung (senkrecht zur Zeichnungsebene in Fig. 1) hintereinander angeordnete Richtwalzen 1.
  • Eine Richtwalze 1 ist jeweils von einer Gruppe von Stellgliedern 2 kraftbeaufschlagt, die in Querrichtung bzw. axialer Richtung nebeneinander über die Länge der Richtwalze 1 angeordnet sind. Die Stellglieder umfassen jeweils eine Krafteinleitungseinheit in Form eines separat und automatisiert ansteuerbaren hydraulischen Zylinders 2a, der auf einen Lagerabschnitt 3 einer Kette 4 von Lagerabschnitten wirkt. Ein Kolbenende des Stellglieds 2a kann dabei kippbar an dem Lagerabschnitt andrücken, zum Beispiel in einer entsprechenden Ausformung (nicht dargestellt). Es versteht sich, dass ein durch die Stellglieder angestellter Biegeverlauf der Richtwalzen 1, in Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4 aus Gründen der Veranschaulichung übertrieben dargestellt ist.
  • An den Lagerabschnitten 3 ist jeweils ein Paar von Stützrollen 5 drehbar gelagert, die auf die Richtwalzen 1 drücken und so deren Biegeverlauf während der Drehung einstellen.
  • In Fig. 5a bis Fig. 5f sind verschiedene alternative Ausbildungen der Kette von Lagerabschnitten gezeigt. Bei den Ausbildungen nach Fig. 5a bis Fig. 5c liegen die Lagerabschnitte 3 stoßbündig aneinander an, wobei die zusammenwirkenden Stirnflächen je nach Anforderungen ausgeformt sein können. Fig. 5a zeigt eine einfache Ausformung mit ebenen Stirnflächen. Fig. 5b zeigt eine zwei konvexe Ausformungen, durch die die Reibungsfläche verringert ist. Fig. 5c zeigt eine konkave Stirnfläche, in die eine benachbarte, konvexe Stirnfläche eingreift, so dass sich die genaue Position der Lagerabschnitte relativ zueinander einstellt.
  • Bei den Beispielen nach Fig. 5d bis Fig. 5f sind die benachbarten Lagerabschnitte jeweils miteinander verbunden, wobei die Verbindungsstelle eine erhöhte Beweglichkeit gegenüber einer homogenen Stange bereitstellt. In Fig. 5d ist dies durch lokale Schwächungen einer massiven Stange erreicht. Fig. 5e zeigt eine Verbindung durch einen elastischen Verbinder zwischen den Lagerabschnitten, der aus Metall oder einem anderen Material bestehen kann. Fig. 5f zeigt eine
  • Anordnung, in der die benachbarten Lagerabschnitte durch ein Gelenk, z.B. ein Drehgelenk, miteinander verbunden sind.
  • Die Stellglieder 2 sind mit ihren Hydraulikzylindern an der zur Richtwalze entgegen gesetzten Seite an einer biegesteifen bzw. formsteifen Traverse 6 abgestützt. Die Traverse ist über vorliegend zwei Traversenstellglieder 7 kippbar verstellbar, um eine weitere Justagemöglichkeit zum Richtwalzen und/oder Verfahrbarkeit der Traverse zu Wartungszwecken bereit zu stellen. Die Traversenstellglieder 7 sind ebenfalls als hydraulische Zylinder ausgelegt.
  • Die Richtwalzen 7 sind endseitig in Drehlagern 8 aufgenommen, die Ihrerseits jeweils über seitliche Stellglieder 9 krafteinstellbar an der Traverse 6 abgestützt sind. Insbesondere können die seitlichen Stellglieder 9 in zu den Stellgliedern 2 entgegen gesetzter Richtung kraftbeaufschlagt werden, um den Biegeverlauf der Richtwalzen 7 einzustellen.
  • Insbesondere aus der schematisierten Darstellung nach Fig. 2 ist ersichtlich, dass vorliegend jede der hintereinander angeordneten, vorliegend fünf Richtwalzen 1 in ihrem Biegeverlauf weitgehend individuell einstellbar ist. Hierzu ist für jede der Richtwalzen 1 eine Gruppe von in axialer Richtung nebeneinander angeordneten Stellgliedern 2 vorgesehen. Im vorliegenden Beispiel wird jede der fünf Richtwalzen 1 durch jeweils eine Gruppe von fünf in Querrichtung benachbart angeordneten Stellgliedern 2 eingestellt, so dass sich insgesamt ein Feld von 5X5 separat einstellbaren Stellgliedern 2 ergibt.
  • Die fünf Richtwalzen 1 sind endseitig jeweils in Balken 10 aufgenommen, in denen die Drehlager 8 der Richtwalzen 1 angeordnet sind. Jeder der beiden Balken 10 wird dabei von einem der seitlichen Stellglieder 9 gehalten. Die Balken sind dabei zweckmäßig so geführt, dass kein Verkippen in Bandlaufrichtung auftreten kann. Alternativ oder ergänzend können auch mehrere seitliche Stellglieder 9 an demselben Balken 10 angreifen. Es kann weiterhin alternativ auch jede einzelne Richtwalzen 1 endseitig in einem seitlichen Stellglied 7 aufgenommen sein oder jeweils mehrere, z.B. zwei, Richtwalzen sind über jeweils einen Balken bezüglich ihrer Drehlagerung zusammengefasst.
  • Sämtliche der vorliegend beschriebenen hydraulischen Zylinder haben bevorzugt einen kreisrunden Querschnitt. Es ist ein Prinzip der vorliegenden Erfindung, möglichst viele baugleiche Standard-Stellglieder zu verwenden und auf Sonderkonstruktionen wie etwa Zylinder mit länglichem Querschnitt zu verzichten.
  • Die vorstehend beschriebene obere Hälfte der Vorrichtung kann im Wesentlichen symmetrisch als unterer Teil mit einer Gruppe von unteren Richtwalzen 1' (siehe schematisch in Fig. 6) wiederholt sein. Hierdurch lässt sich eine zu Fig. 1 inverse Biegung der gezeigten Richtwalze wie in Fig. 3 erzielen, wobei die Anstellung durch Schubkräfte von (nicht dargestellten) Stellgliedern der unteren Hälfte erfolgt.
  • Bei einer Anstellung gemäß Fig. 4 liegt eine lineare Verkippung der Richtwalze um die Bandlaufrichtung vor. Eine solche Verkippung kann wie gezeigt über die Stellglieder 2, 7 erfolgen oder auch über eine Verkippung der Traverse 6.
  • Die schematische seitliche Ansicht gemäß Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung wie vorstehend beschrieben, der zudem in Bandlaufrichtung eine erste Messanlage 11 vorgeordnet und eine zweite Messanlage 12 nachgeordnet ist.
  • Die Messanlagen 11, 12 sind baugleich ausgeführt und vermessen jeweils Unebenheiten des weitgehend ungespannten Metallbandes 13 mittels optischer Systeme, insbesondere laseroptischer Systeme.
  • Zudem erläutert Fig. 6 ein Verfahren, in dem erfindungsgemäß die Topographie bzw. Planheit und / oder die Eigenspannungen des Metallbandes 13 zunächst vor dem Richten ermittelt werden. In der ersten Messanlage 11 entstehen hierzu Daten, die über eine Verbindung 11a in eine elektronische Steuereinheit bzw. ein darauf installiertes Modell 14 eingespeist werden. Das Metallband 13 kann zum Messen z.B. auf Rollen 15 liegen und dabei gescannt werden. Es ist auch vorstellbar, dass die Planheit und / oder Eigenspannungen des Metallbands während des Durchlaufes erfasst werden. Zu diesem Zweck wäre auch ein Reversierbetrieb möglich.
  • Vorzugsweise sind alle Richtwalzen 1, mindestens aber die oberen Richtwalzen 1 mit Sensoren 16 und Aktoren 17 ausgerüstet und über die Verbindungen 18 mit dem Modell 14 verbunden. Die Sensoren können z.B. Kräfte, Momente, Positionen, Neigungen, Verformungen usw. messen. Die Aktoren, zum Beispiel die vorstehend beschriebenen Stellglieder 2, sind in der Lage, Kräfte und Momente zu übertragen, Positionen wie Wege, Neigungen, Verformungen usw. anzufahren bzw. zu erzeugen. Hierdurch können beliebig viele Positionen und Verformungen der einzelnen Richtwalzen 1 und somit Positionen der Richtwalzen relativ zueinander angefahren werden.
  • Durch die den Richtwalzen nachgeschaltete, weitere Messanlage 12 würde das Metallband 13 nach dem Richtvorgang zumindest optional erneut vermessen. Die entstehenden Daten werden über eine Verbindung 12a dem Modell 14 zur Verfügung gestellt.
  • Das Modell 14 ist in einem oder mehreren Rechnern abgebildet und besteht aus weiteren implementierten Untermodellen. Dieses sind Werkstoffmodelle für die zu richtenden Materialien, Modelle zum Abbilden des Richtprozesses, mechanische Modelle zum Abbilden der Maschinenteile sowie deren Zusammenarbeit während des Richtens, Modelle zum Verarbeiten der Sensorsignale, Modelle zum Verarbeiten und Aufbereiten der Geometrie (Planheit / Ebenheitsfehler) und Eigenspannungen des Richtgutes 13, Modelle zum Bekämpfen von Ebenheitsfehlern, Modell zum Ansteuern der Aktoren der Richtmaschine usw..
  • Alle Daten und Signale sind in entsprechenden Modellen, Regelkreisen und Algorithmen eingebunden. Die integrale Zusammenfassung und Bearbeitung erfolgt in einem übergreifenden technologischen Modell.
  • Dieses Modell könnte z.B. selbstständig oder Bediener unterstützend entscheiden, ob das Metallband 13 noch einmal gerichtet werden soll oder ob es zur Weiterverarbeitung freigegeben werden kann. Die örtliche Eintauchtiefe E1 in der Ebene P_1 bis zur Eintauchtiefe En in der Ebene P_n können durch das Modell 14 entsprechend den Anforderungen an das Endprodukt eingestellt werden. Als örtliche Eintauchtiefe ist nicht nur der parallele Richtspalt RS zu verstehen, sondern auch ein nicht konstanter Richtspalt RS, der durch Neigen und Biegen mindestens einer der Richtwaltzen 1 entstehen kann. Die Richtmaschine kann mit Hilfe des Modells 14 so betrieben werden, dass sie statisch oder dynamisch (während des Richtprozesses) die Eintauchtiefen und die Richtspalte verändern kann. Es ist ebenso vorstellbar, dass die Stützweite a durch Verschieben der Richtwalzen 1 veränderbar ist und vom Modell 14 gesteuert bzw. geregelt wird.
  • Die normale bzw. erste Durchlaufrichtung des Metallbandes 13 erfolgt von rechts nach links gemäß Fig. 6. Die Ebene 19 kann als Referenzebene für die Messanlagen und für die Eintauchtiefe genutzt werden. Ein eventueller zweiter Durchlauf kann insbesondere von links nach rechts erfolgen, insbesondere bei einem Tandem-Messsystem.
  • Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens ist es möglich, den Ist-Zustand eines Metallbandes bezüglich seiner Ebenheit und / oder seiner Eigenspannungen zu beschreiben und die ermittelten Daten einem Modell, welches in einem Rechner abgebildet ist, zur Verfügung zustellen. Das Modell ist dann in der Lage, den Richtprozess zu steuern und zu regeln. Das Richtergebnis kann mit Hilfe einer zweiten Messung in einer zweiten Messanlage 11, 12 festgestellt werden. Die Daten können dazu benutzt werden, dass sich das Modell eigenständig adaptiert und optimiert. Der Richtprozess kann voll- oder teilautomatisiert, optimiert und protokolliert werden.

Claims (13)

  1. Vorrichtung zum Richten von Metallbändern, umfassend eine erste, obere Gruppe (1) und eine zweite, untere Gruppe (1') von in einer Bandlaufrichtung jeweils unmittelbar hintereinander angeordneten Richtwalzen, und
    eine Gruppe von in einer Querrichtung nebeneinander angeordneten, einzeln ansteuerbaren Stellgliedern (2) und wenigstens eine zweite Gruppe von in der Querrichtung nebeneinander angeordneten, einzeln ansteuerbaren Stellgliedem (2),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    durch die Gruppe von Stellgliedern (2) ein axialer Biegeverlauf zumindest einer ersten der Richtwalzen (1) einstellbar Ist und durch die zweite Gruppe von Stellgliedern ein axialer Biegeverlauf zumindest einer zweiten der Richtwalzen (1), abweichend von dem Biegeverlauf der ersten Richtwalze (1) einstellbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei in Bandlaufrichtung nacheinander angeordnete Gruppen von Jeweils wenigstens drei Stellgliedern (2) vorgesehen sind, die insgesamt ein Feld von einzeln ansteuerbaren Stellgliedern (2) ausbilden, mittels dessen mehrere in Bandlaufrichtung nacheinander angeordnete Richtwalzen (1) sich in ihrem jeweiligen Blegeverlauf unabhängig einstellen lassen.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder (2) einen Hydraulikzylinder (2a) umfassen.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine, insbesondere mehrere der Gruppen von Stellgliedern (2) an einer formsteifen Traverse (6) abgestützt sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kippung der Traverse (6) um die Bandlaufrichtung mittels zumindest eines Traversenstellglieds (7) einstellbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass endseitige Lagerbereiche (8) zumindest einer der Richtwalzen durch seitliche Stellglieder (9) einstellbar belastbar sind, insbesondere in einer zu den Stellgliedern (2) entgegen gesetzten Richtung.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder (2) auf eine Halteanordnung (4) für eine Mehrzahl von Stützrollen (5) wirken, wobei die Stützrollen (5) eine Kraft der Stellglieder (2) auf eine Richtwalze (1) übertragen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteanordnung eine Kette (4) von in axialer Richtung miteinander verbundenen Lagerabschnitten (3) für die Stützrollen (5) umfasst.
  9. Vorrichtung zum Richten von Metallbändern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl vor als auch nach den Gruppen von Richtwalzen (1, 1') eine Messanlage (11, 12) angeordnet ist, durch die Ebenheitsfehler und/oder Verspannungen in dem Metallband (13) gemessen werden können, wobei beide Messanlagen (11, 12) für eine Einstellung der Richtwalzen (1) in demselben Richtvorgang herangezogen werden.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanlagen (11, 12) eine optische, insbesondere laseroptische, Vermessung der Form des Metallbandes (13) umfassen, wobei das Metallband (13) zumindest im Bereich der Messanlagen (11, 12) überwiegend zugspannungsfrel geführt ist.
  11. Verfahren zum Richten eines Metallbandes mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
    a. Vermessen der Form und/oder von Verspannungen eines Metallbandes (13) mittels einer Messanlage (11) vor einem ersten Durchlauf durch eine Richtstrecke;
    b. Einstellen von Richtwalzen (1) der Richtstrecke in Abhängigkeit der Vermessung des Metallbandes (13), insbesondere mittels einer elektronischen Steuereinheit (14);
    c. Richten des Metallbandes (13) mittels Durchtaufen der Richtstrecke;
    d. Messen der Form und/oder von Verspannungen des Metallbandes (13) mittels einer zweiten Messanlage (12) ausgangsseitig der Richtstrecke.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig vom Messergebnis In Schritt d. eine Wiederholung der Schritte b. und c. erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (13) die Richtstrecke bei aufeinander folgenden Richtvorgängen in jeweils umgekehrter Richtung durchläuft.
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