EP3595823B1

EP3595823B1 - Verfahren zum betreiben einer rollenrichtmaschine und rollenrichtmaschine

Info

Publication number: EP3595823B1
Application number: EP18710849.3A
Authority: EP
Inventors: Olaf HAUSMANN; Helmut Jax; Roman Dehmel; Olexand Shmagun
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2020-11-04
Anticipated expiration: 2038-03-12
Also published as: EP3595823A1; CN110418683A; CN110418683B; DE102018203638A1; US20200230677A1; WO2018166929A1; JP2020508880A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Rollenrichtmaschine, wobei die Rollenrichtmaschine eine Anzahl Umformwerkzeuge aufweist, wobei die Umformwerkzeuge mindestens einen Satz oberer und unterer Richtwalzen umfassen, wobei zwischen den oberen und unteren Richtwalzen ein zu richtendes metallisches Flachmaterial in eine Förderrichtung gefördert wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Rollenrichtmaschine.
Eine gattungsgemäße Rollenrichtmaschine ist aus der EP 0 551 658 B1 bekannt. Bei dieser Lösung ist vorgesehen, dass einzelne Richtwalzen gezielt angestellt werden, um die benötigte Position der Walzen für den Richtvorgang zu realisieren.
Weiterhin sind beispielsweise aus der DE 10 2013 207 307 A1 und aus der WO 2017/32652 A1 Richtmaschinen mit unterschiedlichen Rollendurchmessern bekannt. Einzeln anstellbare Richtrollen sind aus der WO 2017/013099 A1 bekannt. Die DE 1 930 349 A1 offenbart einen Einzelantrieb für die Rollen einer Richtmaschine.
Die JP-A-405111716 offenbart eine gattungsgemäße Richtmaschine, bei der ein gesamter Richtwalzensatz hinsichtlich seines Verschleißes eingestellt wird. In der JP-A-2015123460 und in der JP-A-359097719 werden ähnliche Lösungen beschrieben.
In der Praxis werden in überwiegender Zahl Richtmaschinen eingesetzt, die zumeist keine einzeln anstellbare Richtwalzen bzw. lediglich eine einzeln anstellbare Ein- und Auslaufrichtwalze aufweisen. Die Anstellung der Richtwalzen erfolgt gemeinsam durch Anstellen des Rahmens, in dem die Richtwalzen eingebaut sind. Zur gezielten Anstellung der Maschine müssen die verbauten Richt- und Stützwalzen als in der Maschine verbaute Werkzeuge, auch bei der genannten vorbekannten Lösung, alle den gleichen Durchmesser besitzen.
Gerade diese praxisüblichen vorbekannten Richtmaschinen sehen zumeist einen Gruppenantrieb für die Richtwalzen vor. Die Richtwalzen einer Gruppe müssen somit alle den gleichen Ballendurchmesser haben, damit sich einheitliche Geschwindigkeiten einstellen und sich keine unkontrollierbaren Verspannungen im Antriebsstrang aufbauen.
Dies kann nachteilig dazu führen, dass Werkzeuge mit nur geringem Verschleiß oder sogar neue Werkzeuge zunächst abgearbeitet werden müssen, damit diese mit dem verschlissensten Werkzeug in einem Walzensatz verbaut werden können.
Der unterschiedliche Verschleißzustand von Richtwalzen, Stützrollen und darüber hinaus auch von Anstellelementen der technologischen Regelungen wirkt sich auch bei einzeln angetriebenen und/oder anstellbaren Richtwalzen nachteilig aus. Durch Verschleiß entstehen Abweichungen bei der Geschwindigkeit, der Eintauchtiefe und/oder der Biegung der Richtwalzen, so dass die Richtaufgabe, d. h. die Beseitigung von Planheitsfehlern nur mit Qualitätseinbußen im Blech oder Band erreicht wird.
Verschleiß entsteht an den Richt- und Stützwalzen durch den Produktionsbetrieb selbst und kann die ursprüngliche zylindrische Kontur der Walzen verfälschen.
Verschleiß ist jedoch auch beim Einsatz überarbeiteter Walzen zu beachten, da diese zwar eine zylindrische Kontur aufweisen, jedoch bei kleinerem Durchmesser.
Darüber hinaus werden Verschleißerscheinungen der Walzenaustellungen zur Eintauchtiefe und Biegung beobachtet, die die Genauigkeit und somit die Wirksamkeit dieser Stellglieder beeinträchtigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass auch bei stattfindendem Verschleiß der Werkzeuge eine hohe Richtqualität erreicht werden kann, ohne die Leistungsfähigkeit der Richtmaschine zu beeinträchtigen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst:

a) Ermitteln des Verschleißzustands mindestens eines der Umformwerkzeuge;
b) Ermitteln eines Korrekturwertes und/oder eines Ausgleichwertes für den Betrieb des Umformwerkzeugs aufgrund des ermittelten Verschleißzustands desselben;
c) Anpassung eines Betriebsparameters, insbesondere eines Anstellparameters oder Setzwertes, für das Umformwerkzeug unter Zugrundelegung des ermittelten Korrekturwertes und/oder Ausgleichwertes,

Das mindestens eine Umformwerkzeug kann dabei vorzugsweise eine Richtwalze, eine Stützrolle und/oder ein Anstellsystem für die Richtwalze sein.
Das Ermitteln des Verschleißzustands mindestens eines der Umformwerkzeuge gemäß obigem Schritt a) kann eine manuelle Verschleißmessung des Umformwerkzeugs mit anschließender Eingabe des Messwertes in eine Maschinensteuerung sein oder umfassen.
Alternativ ist es auch möglich, dass das Ermitteln des Verschleißzustands mindestens eines der Umformwerkzeuge gemäß obigem Schritt a) ein automatisch durchgeführter Messvorgang und ein automatisierter Vergleich mit einem Sollwert ist oder einen solchen umfasst.
Eine hierzu weitere alternative Lösung sieht vor, dass das Ermitteln des Verschleißzustands mindestens eines der Umformwerkzeuge gemäß obigem Schritt a) ein Ermitteln des Verschleißes aufgrund eines vorgegebenen empirischen Verschleißverhaltens des Umformwerkzeugs ist oder umfasst.
Schließlich kann weiter alternativ vorgesehen sein, dass das Ermitteln des Verschleißzustands mindestens eines der Umformwerkzeuge gemäß obigem Schritt a) durch einen Kalibriervorgang der Rollenrichtmaschine erfolgt, wobei während des Kalibrierens ermittelte Daten mit Daten eines früher durchgeführten Kalibriervorgangs verglichen werden und hierdurch auf zwischenzeitlich erfolgten Verschleiß geschlossen wird.
Das Ermitteln eines Korrekturwertes und/oder eines Ausgleichwertes für den Betrieb des Umformwerkzeugs gemäß obigem Schritt b) kann aufgrund einer Simulationsrechnung erfolgen, die auf einem Simulationsmodell der Rollenrichtmaschine basiert.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass das Ermitteln eines Korrekturwertes und/oder eines Ausgleichwertes für den Betrieb des Umformwerkzeugs gemäß obigem Schritt b) aufgrund einer vorgegebenen Kennlinie erfolgt, die insbesondere den Verschleißzustand über der Zeit vorgibt.
Die vorgeschlagene Rollenrichtmaschine mit einer Anzahl Umformwerkzeuge, wobei die Umformwerkzeuge mindestens einen Satz oberer und unterer Richtwalzen umfassen, wobei zwischen den oberen und unteren Richtwalzen ein zu richtendes metallisches Flachmaterial in eine Förderrichtung gefördert werden kann, sieht erfindungsgemäß vor, dass die Rollenrichtmaschine Mittel zur Verschleißerkennung mindestens eines der Umformwerkzeuge sowie Mittel zur Kompensation des ermittelten Verschleißes an den Umformwerkzeugen aufweist, wobei die Rollenrichtmaschine weiterhin Mittel zum einzelnen Antreiben und einzelnen Anstellen der Richtwalzen sowie zur Anpassung der Drehzahl einer Richtwalze und/oder der Anstellposition der Richtwalze und/oder zur Änderungen eines aufgegebenen Biegemoments für eine Biegekompensation aufweist.
Für die Steuerung der Mittel zur Kompensation des ermittelten Verschleißes an den Umformwerkzeugen ist bevorzugt eine Maschinensteuerung vorhanden.
Die Mittel zur Verschleißerkennung können Messmittel zur Erfassung der Kraft, des Drucks, des Antriebsmoments und/oder des Weges sein oder umfassen.
Die Mittel zur Kompensation des ermittelten Verschleißes können ein Biegesystem für die Richtwalzen und/oder ein Anstellsystem für die Richtwalzen sein oder umfassen.
Die Mittel zur Kompensation des ermittelten Verschleißes können ein technologisches Modell der Rollenrichtmaschine umfassen.
Es ist eine Zuordnung des ermittelten Verschleißtyps zu einer bevorzugten Werkzeugfunktion möglich. Weiterhin kann eine Kollisionskontrolle zum Betrieb der Maschinenfunktionalität innerhalb zulässiger Arbeitspositionen erfolgen.
Die Erfindung erlaubt es, gleichzeitig die Verwendung von verschlissenen und von unverschlissenen Werkzeugen in der Richtmaschine vorzusehen ohne Einbußen in der Qualität des Richtvorgangs zu erleiden.
Die Mittel zur Kompensation von Verschleiß können Einzelantriebe der Richtwalzen zur Korrektur von Drehzahl bzw. Drehmoment gegebenenfalls mit Lastausgleichsregelung sein.
Die Umformwerkzeuge sind vorliegend allgemein zu verstehen als angetriebene Richtwalzen, die die eigentliche Umformarbeit verrichten, Stützrollen bzw. Stützwalzen für die Richtwalzen mit entsprechender Lagerung, Biegesysteme in Form individueller Anstellsysteme zur Verstellung der Richtspaltkontur über den Richtwalzenballen in belastetem und unbelastetem Zustand sowie Anstellsysteme zur Einstellung von Eintauchtiefen einzelner Rollen in belastetem und unbelastetem Zustand.
Dabei können verschiedene Verschleißtypen berücksichtigt werden: Zunächst sind lokale bzw. flächige Veränderungen am Walzen- bzw. Rollenballen möglich, d. h. eine Veränderung über der Längserstreckung der Walze bzw. Rolle. Weiterhin ist ein Flächenverschleiß an Gleitflächen möglich. Neben abgeschliffenen Richtwalzen oder Stützrollen mit lokalen Verschleißerscheinungen können auch vollständig verschlissene Ballen auftreten; die Walze bzw. Rolle hat sich dann insgesamt in ihrem Durchmesser verändert.
Bei der Setzung der Rollenrichtmaschine handelt es sich um das Einstellen von Betriebsparametern der Richtmaschine zur Durchführung eines Richtvorgangs. Dabei erhält jede Richtwalze individuelle Anstellparameter für die einstellbaren Werkzeuge.
Vorgesehen kann werden, dass eine Anpassung der Drehgeschwindigkeit der Richtwalze über der Zeit nach einer vorgegebenen und in der Maschinensteuerung gespeicherten Beziehung erfolgt. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die in der Maschinensteuerung gespeicherte Beziehung ermittelt wird, indem der Verschleißzustand der Richtwalze über der Zeit beobachtet, protokolliert und numerisch oder als formelmäßige Beziehung definiert wird. Die in der Maschinensteuerung gespeicherte Beziehung kann dabei alternativ oder additiv auch aufgrund einer theoretischen Berechnung ermittelt werden, wobei in einem Simulationsmodell die den Verschleiß der Richtwalze beeinflussenden Parameter berücksichtigt werden, insbesondere die Richtstichanzahl, das Antriebsmoment der Richtwalze, die Richtkraft, den Haftreibwert und/oder den Zunderanfall.
Die vorgeschlagene Lösung stellt demgemäß ein Verfahren zur Verschleißkompensation bei Richtmaschinen zur Verfügung, die insbesondere beim Richten von metallischem Flachmaterial, wie von Blechen, von Blechmaterial, von Platten und deren Teile und von Bändern eingesetzt werden kann. Besonders geeignet ist sie für das Richten von Stahlblechen oder -bändern.
Es kommt insbesondere eine Richtmaschine mit einzeln angetriebenen Richtwalzen sowie mit einzelnen einstellbaren Richtwalzen zum Einsatz.
Mit dem Verfahren kann der Verschleiß der Richt-Werkzeuge, d. h. der Richt- und der Stützwalzen, einer Richtmaschine kompensiert werden, um eine konstante Richtqualität über den Verwendungszyklus der genannten Werkzeuge aufrecht zu erhalten.
Somit wird es möglich, in Kombination sowohl neue als auch verschlissene, aber auch aufgrund von Verschleiß oder Beschädigung hergerichtete bzw. abgearbeitete (abgeschliffene) Richt- und Stützwalzen in einem Walzensatz unter Beibehaltung der Leistungsfähigkeit der Maschine durch Kompensation der Abnutzung und des Verschleißes einzusetzen.
Durch die vorgeschlagene Lösung können komplexe Ebenheitsfehler im zu richtenden Gut mittels der Richtmaschine unabhängig des Einflusses des Werkzeugverschleißes bestmöglich gerichtet werden.
Es wird also die gleichzeitige Verwendung abgearbeiteter, verschlissener und neuer Werkzeuge in einem Walzensatz ermöglicht.
Mittels der Einzelantriebe und der Einzelanstellung der Richtwalzen können Richt- und Stützwalzen mit unterschiedlichem Verschleißzustand und Abschliffzustand gleichzeitig in einer Richtmaschine in einem Walzensatz betrieben werden, da die Höhe und Drehgeschwindigkeit jeder einzelnen Richtwalze abhängig vom Zustand an- und eingestellt werden können. Gleiches gilt für die Ausstellung der Richtwalze, sowie der Biegung der Richtwalze.
Es ist eine Ermittlung des Verschleißzustandes von Bauteilen auf Basis einer abweichenden Maschinenkalibrierung zur jeweils vorhergehenden Maschinenkalibrierung möglich.
Vorgesehen werden kann auch ein automatisches Erlernen des zeitlichen Verschleißzustandes von Bauteilen der Maschine aufgrund der Ermittlung durch den genannten Abgleich von Maschinenkalibrierung zu Maschinenkalibrierung.
Die Ermittlung des Verschleißzustandes von Bauteilen ist auf der Basis einer theoretischen Berechnung (z. B. Richtstichanzahl, Antriebsmoment, Richtkraft, Haftreibwert, Zunderanfall) möglich.
Weiterhin ist auch die Ermittlung des Verschleißzustandes von Bauteilen auf der Basis der Abweichung der berechneten Sollwertvorgaben (SETUP) mit Blick auf die Richtkraft, das Drehmoment und die Auffederung zu gemessenen Istwerten möglich.
Dabei kann, wie erwähnt, ein technologisches Modell zur Berechnung und Regelung der Funktionseinheiten der Maschine eingesetzt werden (Hauptanstellung einschließlich Kippen und Schwenken zur Beeinflussung verschiedener Ebenheitsfehler, Biege-, Dehnungs- und Stauchungskompensation, Einzelrichtwalzenanstellung, Antriebsmomente), insbesondere unter Berücksichtigung des Verschleißzustandes der Werkzeuge.
Weiterhin kann der Verschleiß der Werkzeuge der Richtmaschine (Abnutzung der Richtwalzen und des Stützapparates der Stützwalzen) auf der Basis eines Verschleißmodells kompensiert werden.
Es ist eine Vorgabe des Verschleißzustandes von Bauteilen für die technologische Automation durch den Bediener möglich.
In vorteilhafter Weise können über die Einzelantriebe die Antriebsmomente zur optimierten Lebensdauerausnutzung und Verteilung des Verschleißverhaltens von Komponenten gezielt verteilt werden.
Über eine Antriebsmomentregelung kann das Einfädeln des zu richtenden Materials optimiert werden. In der Folge verringert sich die Gefahr von Markierungen des Auftreffens des Materialkopfes an der Richtwalze und somit auch das Risiko, das eine Schadstelle (Macke) am Richtwalzenballen in die Materialoberfläche eingeprägt wird und die Oberflächenqualität des Produktes hierdurch negativ beeinflusst wird.
In vorteilhafter Weise müssen nicht aufwendig alle oder zumindest einige in einen Richtwalzensatz einzubauenden Richtwalzen auf einen einheitlichen Richtwalzendurchmesser abgeschliffen werden.
Weiterhin müssen in vorteilhafter Weise nicht aufwendig alle oder zumindest einige in einen Richtwalzensatz einzubauenden Stützwalzen auf einen einheitlichen Stützwalzendurchmesser abgeschliffen werden.
Schließlich ist es vorteilhaft, dass nicht aufwendig alle in einen Richtwalzensatz einzubauenden Stützwalzen unterbaut werden müssen, um alle Richtwalzen einheitlichen Durchmessers auf eine entsprechende Richtwalzenspiegelhöhe anzuheben.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1: zeigt ein Umformwerkzeug einer Rollenrichtmaschine, gesehen in Förderrichtung des zu richtenden Guts, wobei ein lokaler Verschleißzustand der Richtwalze übertrieben dargestellt ist,
Fig. 2: zeigt in der Darstellung gemäß Figur 1, wie prinzipiell und übertrieben dargestellt der Verschleiß der Richtwalze ausgeglichen wird, und
Fig. 3: zeigt schematisch eine Rollenrichtmaschine in der Seitenansicht.

In Figur 1 ist schematisch eine Richtwalze (es kann sich um eine obere Richtwalze 2 oder um eine untere Richtwalze 3 handeln) einer Rollenrichtmaschine 1 skizziert. Die Richtwalze 2, 3 wird im Betrieb gestützt, wozu entlang der axialen Erstreckung derselben eine Anzahl Stützrollen 4 angeordnet ist. Die Stützrollen 4 werden von einer Stützrollenlagerung 11 gehalten. Auf die Stützrollenlagerung 11 wirkt ein Biegesystem 8 mit mehreren Biegezylindern. Diese üben auf die Stützrollenlagerung 11 ein definiertes Biegemoment aus, so dass sich die Stützrollenlagerung 11 samt Stützrollen 4 biegt. Diese Durchbiegung ist in Figur 2 in stark übertriebener Weise dargestellt.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, wird mittels der Richtwalze 2, 3 ein metallisches Flachmaterial 6 (Stahlband) gerichtet, wozu die Richtwalze 2, 3 mit definiertem Drehmoment und definierter Drehzahl von einem Antrieb 10 angetrieben wird. Das Flachmaterial 6 wird dabei in Förderrichtung F gefördert. Die Größe der Richtkraft, die von der Richtwalze 2, 3 auf das Flachmaterial 6 ausgeübt wird, hängt im Wesentlichen von der entsprechenden Zustellung der Richtwalze 2, 3 ab, was wiederum durch das Biegesystem 8 bewerkstelligt wird.
In Figur 1 ist zu sehen, dass die Richtwalze 2, 3 einen lokalen Verschleißbereich 9 aufweist, der zu einem fehlerhaften Richtprozess führen würde. Infolge des lokalen Verschleißes ist in der Mitte der Richtwalze 2, 3 der Durchmesser von einem ursprünglichen Wert D auf einen reduzierten Wert d abgefallen.
Aus der Zusammenschau der Figuren 1 und 2 geht - stark übertrieben in Figur 2 dargestellt - hervor, dass durch entsprechende Ansteuerung des Biegesystems 8 auf die Richtwalze 2, 3 eine solche Biegekraft ausgeübt wird, dass sie im Bereich des Kontakts zum Flachmaterial 6 weitgehend zylindrisch auf diesem aufliegt.
Hierzu ist (s. Figur 2) eine Maschinensteuerung 7 vorgesehen, die eine Korrekturwertermittlung 13 umfasst. Mit der Maschinesteuerung 7 in Verbindung steht ein Speicher 12 für Verschleißwerte.
In Figur 3 ist schematisch die Rollenrichtmaschinen 1 in der Seitenansicht zu sehen, wobei zu erkennen ist, dass jede der oberen Richtwalzen 2 bzw. der unteren Richtwalzen 3 jeweils mit einem Anstellsystem 5 in Verbindung steht, welches die Richtwalzen 2, 3 auf das Flachmaterial 6 hin zustellt.
Es lässt sich hierzu also folgendes sagen:
Figur 1 zeigt eine obere Richtwalze 2 mit dem Durchmesser D, die in Kontakt mit dem zu richtenden Material 6 steht. Die Richtwalze 2 wird durch eine Anzahl Stützrollen 4 abgestützt (bei anderen Bauformen wird die Richtwalze durch nur eine einzige Stützrolle - auch Stützwalze genannt - abgestützt; beides ist von der vorliegenden Erfindung erfasst). Ein aus mehreren Biegezylindern bestehendes Biegesystem 8 wirkt über die Stützrollen 4 auf den Ballen der Richtwalze 2 und kann so die Durchbiegung der Richtwalze 2 über die Ballenlänge einstellen. Darüber hinaus ist jede Richtwalze 2 insgesamt durch ein in Figur 1 nicht dargestelltes Anstellsystem (dieses ist in Figur 3 mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet) in ihrer Eintauchtiefe einstellbar.
Zeigt eine Richtwalze 2, 3 Bereiche mit lokalen Verschleisserscheinungen 9, in denen der Durchmesser auf den kleineren Wert d reduziert ist, kann in diesen Bereichen die Umformaufgabe nicht korrekt ausgeführt werden, da die Kontaktkräfte lokal abweichen. Die Streckung des Bandsegmentes ist unvollständig.
Hierzu zeigt Figur 2 die Wirkungsweise der vorgeschlagenen Lösung bei gleicher Konfiguration wie in Figur 1:
Durch die geeignete Ansteuerung, in diesem Fall der Biegezylinder des Biegesystems 8, wird deutlich, dass die Wirkung der lokalen Verschleißerscheinungen 9 derart kompensiert wird, dass der Kontakt zwischen Richtwalze 2 und zu richtendem Material 6 gleichmäßig ist. Die Biegezylinder des Biegesystems 8 wirken somit als Mittel zur Verschleißkompensation. Die entsprechenden Signale dazu werden von der Maschinensteuerung 7 an die Biegezylinder des Biegesystems 8 übermittelt, wobei der lokale Verschleiß der Richtwalze 2 berücksichtigt wird.
Figur 3 zeigt eine weitere Wirkweise der vorgeschlagenen Idee bei der in einer anderen Perspektive schematisch ein Satz oberer und unterer Richtwalzen 2, 3 gezeigt wird, die sich im Eingriff mit dem zu richtenden Material 6 befinden. Jeweils eine obere und eine untere Richtwalze 2, 3 ist deutlich abgeschliffen, was mit dem verringerten Durchmesser d gegenüber dem ursprünglichen Durchmesser D markiert ist. Jede Richtwalze 2, 3 hat einen eigenen Antrieb 10 (s. Figur 1), über den die Drehzahl und das Drehmoment gesteuert werden. Jede Richtwalze 2, 3 hat eine eigene Anstellung, um die Eintauchtiefe - also die komplette vertikale Einstellung - unabhängig von der Biegung über den Walzenballen - einzustellen. Auf die Darstellung der Stützrollen und Biegezylinder wurde in Figur 3 aus Gründen der Vereinfachung verzichtet.
Die schematische Darstellung zeigt, dass bei den verschlissenen Richtwalzen die Maschinensteuerung 7 die Anstellung derart positioniert, dass eine für den Richtvorgang notwendige Eintauchtiefe erreicht wird, auch wenn Verschleiß vorliegt. Dies wird durch eine Vergrößerung des Anstellhubes um den Verschleißwert - in diesem Fall der Durchmesserdifferenz - erreicht.
Entsprechend werden für die verschlissenen Richtwalzen die Antriebsvorgaben hinsichtlich Drehmoment und/oder Drehzahl durch die Maschinensteuerung 7 so korrigiert, dass der kleinere Richtwalzendurchmesser kompensiert wird. Die Richtaufgabe kann optimal durchgeführt werden. Die Anstellung und der Einzelantrieb wirken als Mittel zur Kompensation von Verschleiß, deren Anstellwerte / Setzwerte korrigiert wurden.
Das vorgeschlagene Konzept dient zunächst der Setzung der Anlage vor der Durchführung eines Richtvorganges.
Zunächst muss über geeignete Verfahren der Verschleißzustand der Werkzeuge ermittelt werden. Anschließend wird über der notwendige Korrekturwert oder ein Ausgleichsparameter errechnet, welcher in einen neuen, gegenüber dem unverschlissenen Werkzeug veränderten Anstellparameter / Setzwert resultiert. Die Maschinensteuerung 7 gibt die korrigierten Anstellparameter an die individuellen Werkzeuge weiter, so dass deren Betriebsparameter, die sog. Werkzeugfunktionen, eingestellt werden. Die Recheneinheit zur Ermittlung von Korrekturwerten und die Maschinensteuerung können getrennte Einheiten sein (siehe Figur 3), sie können aber auch in eine gemeinsame Einheit integriert sein (siehe Figur 2).
Die unverschlissenen Werkzeuge erhalten einen Korrekturwert von "null", d. h. die ursprünglich vorgesehene Setzung wird nicht korrigiert. Auf das prinzipielle Vorgehen bei der Setzung der Rollenrichtmaschine wird hier nicht näher eingegangen, da dies im Stand der Technik hinlänglich bekannt ist.
Zentrale Zielsetzung ist hier vielmehr, das Problem des Verschleißes sowie deren Einbindung in die Anlagensetzung zu lösen.
Durch die Korrektur der Setzung von verschlissenen Werkzeugen im Vergleich zu unverschlissenen Werkzeugen können gleichzeitig verschlissene und unverschlissene Werkzeuge in einer Richtmaschine verwendet werden, ohne Einbußen in der Qualität des Richtvorganges zu erleiden.
Es stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verschleißerkennung zur Verfügung. Die Verschleißerkennung kann nach einer manuellen Messung über manuelle Eingabe durch das Bedienpersonal erfolgen. Ein möglicher automatisierter Verfahrensschritt der Verschleißermittlung besteht in der Ermittlung des Verschleißes über einen Soll-Ist-Wertvergleich von Prozess-Sollwerten zu gemessenen Prozess-Istwerten und aus dem Rückschluss auf Verschleiß. In diesem Fall kann auf abweichende Werte von Richtkraft, Drehmoment, Auffederung etc. zurückgegriffen werden. Die Messung kann in Form von Wegmess-, Kraftmess- und/oder Druckmess-Systeme mit entsprechender in die Richtmaschine eingebauter Sensorik durchgeführt werden. So können im Rahmen von Drehmomentmessungen während eines Richtvorgangs Rückschlüsse auf den Verschleißzustand einer Richtwalze gezogen werden, die im Rahmen der Setzung für den folgenden Richtvorgang berücksichtigt werden.
Ein weiterer möglicher automatisierter Verfahrensschritt zur Verschleißermittlung kann in Form einer empirischen Ermittlung von Verschleißwerten erfolgen. Darüber hinaus kann die Ermittlung des Verschleißes über eine Anlagenkalibirierung erfolgen, indem die Ergebnisse einer durchgeführten Anlagenkalibirierung mit den Ergebnissen einer oder mehrerer vorheriger Anlagenkalibierungen abgeglichen werden.
Die Ermittlung / Berechnung der Korrekturwerte wird in einer separaten Berechnungseinheit oder direkt durch die Maschinensteuerung 7 vorgenommen. Dies hängt von der detaillierten Ausgestaltung der Anlagenautomation und Anlagenregelung ab. Bevorzugt wird die Berechnung der Korrekturwerte durch ein technologisches Richtmaschinenmodell vorgenommen, welches die Setzwerte (auch Anstellung) und die verschleißbedingten Korrekturwerte zur Setzung berechnet. Eine Langzeit- und/oder Kurzzeitadaption des Richtmaschinenmodells unter Berücksichtigung der Verschleißparameter stellt eine weitere Verbesserung dar. Dies kann in Form eines separaten Verschleißmodells unabhängig vom Richtmaschinenmodell erfolgen oder das Richtmaschinenmodell weist ein implementiertes Verschleißmodell auf.
Die Maschinensteuerung 7 nimmt die Setzung der Anlage vor, also die gezielte Übermittlung der Betriebsstellungen und Betriebswerte an die jeweiligen Werkzeuge.
Wird zum Beispiel eine Richtwalze 2, 3 mit durchgängig kleinerem Durchmesser in der Richtmaschine eingesetzt (siehe hierzu Figur 3), muss in einem ersten Schritt die Durchmesserabweichung vom Sollwert erfasst werden. Anschließend wird mit dem korrigierten Durchmesserwert der Richtvorgang berechnet, so dass sich die notwendigen Anstellparameter, einschließlich der besonderen Korrekturwerte, ergeben.
Die Maschinensteuerung 7 gibt die entsprechenden Anstellparameter/Setzwerte an die Werkzeugfunktionen weiter. So wird im Beispiel der verschlissenen Richtwalze (siehe hierzu Figur 3) sowohl die Eintauchtiefe durch die Anstellung der Richtwalze 2, 3 mit einem korrigierten Anstellparameter eingestellt als auch ein korrigierte Anstellparameter für die Drehzahl und/oder das Drehmoment des Walzenantriebs.
Den Verschleißformen wird eine bevorzugte Korrektur einer Werkzeugfunktion zugeordnet. Bevorzugt wird Verschleiß über den gesamten Richtwalzenballen durch die Anstellung der Richtwalze und deren Drehzahl korrigiert, lokaler Verschleiß von Richtwalzen durch die Biegezylinder und die Richtwalzendrehzahl korrigiert, Verschleiß von Stützrollen durch die Anstellung und/oder die Biegezylinder korrigiert. Weitere Kombinationen sind möglich.
Um die Werkzeugparameter hinsichtlich des Verschleißes innerhalb der Rollenrichtmaschine 1 gezielt auszugleichen, weist die Rollenrichtmaschine Mittel zur Verschleißerkennung auf, z. B. in Form der bereits oben genannten Sensorik. Sie weist zusätzlich die Mittel zur Kompensation des Verschleißes auf. Diese Mittel zur Kompensation bestehen bevorzugt aus einer Kombination von Einzel-WalzenAnstellungen - also der Möglichkeit, jede Richtrolle in ihrer Eintauchtiefe individuell einzustellen - in Verbindung mit Einzelwalzen-Antrieb (also einem individuellen Antriebsstrang mit einstellbarer Drehzahl und Drehmoment).
Weiterhin ist ein Biegesystem für jede Richtrolle vorgesehen, mit dem die Kontur der Richtwalze beeinflusst werden kann, um lokalen Verschleiß (siehe hierzu die Bezugsziffer 9 in Figur 1) gezielt zu korrigieren.
Ein weiteres Merkmal zur Verbesserung des Richtergebnisses unter Berücksichtigung von Verschleißparametern ist die Lastausgleichsregelung der individuellen benachbarten Richtwalzenantriebe. So werden unerwünschte Drehmomentenverwerfungen bzw. Drehzahlverwerfungen ausgeglichen.
Diese jeweiligen Merkmale (Einzelanstellung, Biegung, Einzelantrieb) sind als solche bekannt, jedoch wird ihre Verwendung vorliegend um die Aufgabe der Verschleißkorrektur erweitert.

Bezugszeichenliste:

1: Rollenrichtmaschine
2, 3, 4, 5: Umformwerkzeug
2: obere Richtwalze
3: untere Richtwalze
4: Stützrolle
5: Anstellsystem
6: zu richtendes metallisches Flachmaterial
7: Maschinensteuerung
8: Biegesystem
9: lokaler Verschleißbereich
10: Antrieb
11: Stützrollenlagerung
12: Speicher für Verschleißwerte
13: Korrekturwertermittlung

D: Durchmesser der Richtwalze (Nominalwert)
d: Durchmesser der Richtwalze (reduzierter Wert infolge Verschleiß)
F: Förderrichtung

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Rollenrichtmaschine (1), wobei die Rollenrichtmaschine (1) eine Anzahl Umformwerkzeuge (2, 3, 4, 5) aufweist, wobei die Umformwerkzeuge (2, 3, 4, 5) mindestens einen Satz oberer (2) und unterer (3) Richtwalzen umfassen, wobei zwischen den oberen und unteren Richtwalzen (2, 3) ein zu richtendes metallisches Flachmaterial (6) in eine Förderrichtung (F) gefördert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren die Schritte umfasst:
a) Ermitteln des Verschleißzustands mindestens eines der Umformwerkzeuge (2, 3, 4, 5);

b) Ermitteln eines Korrekturwertes und/oder eines Ausgleichwertes für den Betrieb des Umformwerkzeugs (2, 3, 4, 5) aufgrund des ermittelten Verschleißzustands desselben;

c) Anpassung eines Betriebsparameters, insbesondere eines Anstellparameters oder Setzwertes, für das Umformwerkzeug (2, 3, 4, 5) unter Zugrundelegung des ermittelten Korrekturwertes und/oder Ausgleichwertes,
wobei die Richtwalzen einzeln angetrieben und einzeln anstellbar sind und wobei die Anpassung eines Betriebsparameters gemäß Schritt c) die Anpassung der Drehzahl einer Richtwalze (2, 3) und/oder die Anstellposition der Richtwalze (2, 3) und/oder die Änderungen eines aufgegebenen Biegemoments für eine Biegekompensation ist oder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Umformwerkzeug (2, 3, 4, 5) eine Richtwalze (2, 3), eine Stützrolle (4) und/oder ein Anstellsystem (5) für die Richtwalze (2, 3) ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Verschleißzustands mindestens eines der Umformwerkzeuge (2, 3, 4, 5) gemäß Schritt a) von Anspruch 1 eine manuelle Verschleißmessung des Umformwerkzeugs (2, 3, 4, 5) mit anschließender Eingabe des Messwertes in eine Maschinensteuerung (7) ist oder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Verschleißzustands mindestens eines der Umformwerkzeuge (2, 3, 4, 5) gemäß Schritt a) von Anspruch 1 ein automatisch durchgeführter Messvorgang und ein automatisierter Vergleich mit einem Sollwert ist oder einen solchen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Verschleißzustands mindestens eines der Umformwerkzeuge (2, 3, 4, 5) gemäß Schritt a) von Anspruch 1 ein Ermitteln des Verschleißes aufgrund eines vorgegebenen empirischen Verschleißverhaltens des Umformwerkzeugs (2, 3, 4, 5) ist oder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des Verschleißzustands mindestens eines der Umformwerkzeuge (2, 3, 4, 5) gemäß Schritt a) von Anspruch 1 durch einen Kalibriervorgang der Rollenrichtmaschine (1) erfolgt, wobei während des Kalibrierens ermittelte Daten mit Daten eines früher durchgeführten Kalibriervorgangs verglichen werden und hierdurch auf zwischenzeitlich erfolgten Verschleiß geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das das Ermitteln eines Korrekturwertes und/oder eines Ausgleichwertes für den Betrieb des Umformwerkzeugs (2, 3, 4, 5) gemäß Schritt b) von Anspruch 1 aufgrund einer Simulationsrechnung erfolgt, die auf einem Simulationsmodell der Rollenrichtmaschine (1) basiert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln eines Korrekturwertes und/oder eines Ausgleichwertes für den Betrieb des Umformwerkzeugs (2, 3, 4, 5) gemäß Schritt b) von Anspruch 1 aufgrund einer vorgegebenen Kennlinie erfolgt, die insbesondere den Verschleißzustand über der Zeit vorgibt.
Rollenrichtmaschine (1) mit einer Anzahl Umformwerkzeuge (2, 3, 4, 5), wobei die Umformwerkzeuge (2, 3, 4, 5) mindestens einen Satz oberer (2) und unterer (3) Richtwalzen umfassen, wobei zwischen den oberen und unteren Richtwalzen (2, 3) ein zu richtendes metallisches Flachmaterial (6), insbesondere ein Stahlband, in eine Förderrichtung (F) gefördert werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Rollenrichtmaschine (1) Mittel zur Verschleißerkennung mindestens eines der Umformwerkzeuge (2, 3, 4, 5) sowie Mittel zur Kompensation des ermittelten Verschleißes an den Umformwerkzeugen (2, 3, 4, 5) aufweist, wobei die Rollenrichtmaschine (1) weiterhin Mittel zum einzelnen Antreiben und einzelnen Anstellen der Richtwalzen (2, 3) sowie zur Anpassung der Drehzahl einer Richtwalze (2, 3) und/oder der Anstellposition der Richtwalze (2, 3) und/oder zur Änderungen eines aufgegebenen Biegemoments für eine Biegekompensation aufweist.
Rollenrichtmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Steuerung der Mittel zur Kompensation des ermittelten Verschleißes an den Umformwerkzeugen (2, 3, 4, 5) eine Maschinensteuerung (7) vorhanden ist.
Rollenrichtmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Verschleißerkennung Messmittel zur Erfassung der Kraft, des Drucks, des Antriebsmoments und/oder des Weges sind oder umfassen.
Rollenrichtmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kompensation des ermittelten Verschleißes ein Biegesystem für die Richtwalzen (2, 3) und/oder ein Anstellsystem für die Richtwalzen (2, 3) sind oder umfassen.
Rollenrichtmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Kompensation des ermittelten Verschleißes ein technologisches Modell der Rollenrichtmaschine umfasst.