EP3782746B1 - Profil-richtapparat für eine profilieranlage und verfahren zum korrigieren von axialen abweichungen eines metallprofils - Google Patents

Profil-richtapparat für eine profilieranlage und verfahren zum korrigieren von axialen abweichungen eines metallprofils Download PDF

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EP3782746B1
EP3782746B1 EP19193157.5A EP19193157A EP3782746B1 EP 3782746 B1 EP3782746 B1 EP 3782746B1 EP 19193157 A EP19193157 A EP 19193157A EP 3782746 B1 EP3782746 B1 EP 3782746B1
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EP
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profile
metal profile
straightening apparatus
metal
correction
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Dreistern GmbH and Co KG
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    • 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
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D3/00—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts
    • B21D3/02—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts by rollers
    • B21D3/05—Straightening or restoring form of metal rods, metal tubes, metal profiles, or specific articles made therefrom, whether or not in combination with sheet metal parts by rollers arranged on axes rectangular to the path of the work
    • 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 profile straightener according to the preamble of claim 1.
  • This profile straightener is intended for use in a profiling system with which a metal profile is produced by means of roll profiling along a longitudinal axis of the metal profile.
  • Such a profile straightening device for correcting axial deviations of the metal profile from a predetermined profile geometry. It comprises a frame through which the metal profile passes, and at least two cooperating correction rollers mounted in the frame, accommodating the metal profile between them, which, based on the longitudinal axis of the metal profile, are adjustable in two radial directions and in one direction of rotation.
  • the invention also relates to a method for correcting axial deviations of a metal profile from a predetermined profile geometry in a profiling system using such a profile straightening device.
  • a method for correcting axial deviations of a metal profile from a predetermined profile geometry involves the treatment of hot-rolled metal profiles, such as double T-beams and rails.
  • three groups of rollers which are adapted to the shape of the metal profile, are passed through by the metal profile, one of these groups being able to be adjusted with an angle of rotation around the longitudinal axis of the metal profile in order to twist the continuous metal profile.
  • individual rollers of the first and third groups can be adjusted along the longitudinal axis of the metal profile in order to counteract curvatures in the metal profile.
  • a profiling system usually produces virtually endless profiles of the most varied of cross-sectional shapes from a metal strip, the term "profile” here also being intended to include tubes.
  • profile here also being intended to include tubes.
  • a large number of roll forming tools are used for this purpose, which are grouped together in typically 20 to 30 forming stations arranged one behind the other in a line and gradually shape the desired metal profile by means of step-by-step cold forming.
  • the starting material is usually a metal strip, but it can also be blanks or preformed starting profiles that are formed into a desired profile in the profiling system.
  • profiling systems Before, between or after the forming stations, profiling systems usually have further processing stations, such as devices for making openings or bends in the profile, calibration devices, welding devices or a cutting device for cutting the virtually endlessly produced profile into profile pieces that represent the end product of the profiling system .
  • the metal profile can be axially bent or twisted by adjusting the correction rollers in radial directions, which are preferably orthogonal to one another and are usually the horizontal and vertical, and / or in a direction of rotation about the longitudinal axis of the metal profile.
  • Known profile straightening devices are set by experienced operators of a profiling system. If, when running in the profiling system, it becomes apparent that the work result is not optimal with regard to any axial deviations of the metal profile from the specified profile geometry, or if such axial deviations occur or increase during operation of the profiling system, the operating personnel counteract these deviations by it adjusts the correction rollers of the profile straightening device in order to introduce axial bends or a torsion in the metal profile, which counteract the previously determined deviation.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a profile straightening device for correcting axial deviations of the metal profile from a given profile geometry and a corresponding method using this profile straightening device with which threatening axial deviations of the metal profile from the given profile geometry are at least largely automatically recognized can be so that the operating staff is supported and less scrap is produced and, if necessary, an automated correction of the axial deviations can be made.
  • a profile straightening apparatus which, as described above, comprises a frame with adjustable correction rollers for the metal profile, is accordingly according to the invention with force sensors for any forces acting on the metal profile in radial directions, ie in directions orthogonal to the longitudinal axis of the metal profile, as well as for any forces acting on the Metal profile equipped with torques acting in the direction of rotation around the longitudinal axis.
  • Force measuring sensors in the sense of the present invention are sensors that detect forces and / or torques and, in particular, can measure their amounts Deviations of the metal profile from the specified profile geometry lead. It is therefore not necessary to wait to see what the metal profile looks like at the exit of the profiling system before countermeasures can be taken on the profile straightening device - which naturally produces corresponding rejects due to the associated dead time in the control loop.
  • the invention is thus based on a fundamental departure from the previous procedure, in which the metal profile piece present as the end product at the exit of the profiling system was checked for axial geometrical deviations and any axial deviations from the specified profile geometry (arch shape, twisting) were taken as an opportunity, the correction rolls in Adjusting the profile straightening device in order to introduce deliberate axial bends or torsions into the metal profile, which compensate for the determined axial deviations.
  • the geometry of the metal profile is not only checked at the exit of the profiling system, but rather a force measurement is carried out beforehand in the area of the profile straightening device in order to identify it when there are internal stresses in the material that lead to unwanted axial deviations in shape.
  • any increasing tendencies of the profiling system to produce metal profiles with axial deviations in shape can be recognized by the ongoing force or torque monitoring and, if necessary, indicated with an alarm signal, namely before rejects are produced.
  • Such increasing tendencies for axial deviations in shape result from wear and tear of the roll forming tools, from possible adjustments at individual forming stations or from possible material fluctuations, such as internal tensions in the metal strip that is formed into the metal profile, or fluctuations in the thickness of the material.
  • Axial deviations in shape are not always visible to the naked eye with the required accuracy, so that in the prior art it certainly happened that a relatively large amount of scrap was produced before it was noticed that the metal profiles produced had axial shape deviations outside the specified tolerances.
  • the correction rollers of the profile straightening device can be adjusted by motor by means of adjusting drives and a control unit is present that is operatively connected to the force measuring sensors and controls the adjusting drives.
  • the correction of axial deviations in shape of the metal profile can be automated. This not only saves costs, because the experienced personnel previously required no longer has to be kept available, but it is also possible to generate corresponding counter-forces or counter-torques on the basis of the measured forces and torques by adjusting the correction rollers on the basis of calculations made in the control unit adjusted. This not only replaces the experience of the experienced staff, but can also lead to the desired goal more quickly. Because with appropriate algorithms, trial-and-error iterations are at least largely unnecessary.
  • the inventive equipment of a profile straightener with force sensors, with or without motorized adjustment drives for the correction rollers leads to a self-contained system that can be integrated into existing profiling systems without major adjustment work, ie the profile straightener according to the invention is advantageously also suitable for Retrofitting of existing profiling systems.
  • a profile straightening device with motorized adjustment of the correction rollers and a control unit for the adjustment drives can additionally be functionally connected to a measuring station for recording the longitudinal profile geometry of the metal profile at the exit of the profiling system, i.e. for calculating adjustments of the correction rollers that are used to correct any axial Deviations in shape are necessary in addition to
  • the forces or torques measured by the force measuring sensors and the geometrical measured values of the measuring station are used, for example, to continuously optimize the calculations and / or to make additional adjustments to the correction rollers if the measuring station continues to detect axial deviations from the specified profile geometry.
  • control unit can be programmed with an algorithm in such a way that it links the geometry data received from the measuring station with the amounts of the forces and / or torques determined by the force measuring sensors in order to establish relationships between the determined amounts of forces and torques with the geometry data of the same profile section as well as relationships between To recognize changes in the determined amounts of the forces and torques with changes in the geometry data of the same profile section, and these relationships are taken into account in the control of the adjustment drives, and in particular used in the sense of machine learning for the continuous optimization of the algorithm.
  • the correction rollers of the profile straightening device according to the invention are preferably adjusted while maintaining their positions assumed relative to one another, since they should act on the metal profile as a whole without influencing the profile cross-section.
  • guide rollers for guiding the continuous metal profile can be provided upstream and / or downstream of the correction rollers, axially spaced therefrom.
  • the metal profile can be bent and / or twisted in the profile straightener without having to include an adjacent forming station as the zero position of the metal profile. This not only enables largely autonomous operation of the profile straightener, but can also guarantee reproducible boundary conditions for force and torque measurement - the latter could be problematic depending on the type of an adjacent forming station.
  • the force measuring sensors can be arranged at least partially in the area of the guide rollers. If the guide rollers are upstream of the correction rollers in relation to a direction of movement of the metal profile, this optimizes the advantages described above of a correction option without dead time, that is, without rejects being produced.
  • the force measuring sensors at least partially on the correction rollers, on their bearings in the frame and / or on the adjustment mechanism for the correction rollers.
  • the identification of increasing tendencies for an axial shape deviation of the metal profile can take place optimally at this point.
  • the method according to the invention for correcting axial deviations of a metal profile from a predetermined profile geometry in a profiling system essentially consists in using a profile straightening apparatus according to the invention in order to correct axial deviations in the metal profile.
  • the first method according to the invention is not limited to merely recognizing increasing tendencies of axial deviations due to wear, material fluctuations or adjustment work at individual forming stations, but is also intended to support the setting up of the profile straightener:
  • the metal profile is first placed in the profile straightener, which is integrated in or downstream of the profiling system and is in a zero position, retracted.
  • any radial forces and / or any torques in the metal profile are determined by means of the force measuring sensors and adjustment values for adjusting the correction rollers in one or both radial directions and / or in the direction of rotation are calculated from this, with which the correction rollers are to be adjusted in order to correct impending axial deviations of the metal profile from the specified profile geometry.
  • the profile is preferably stopped for the initial measurements in the profile straightener.
  • changes in the forces / moments that are active are made in the further operation of the system recorded and from these inferences about changed profile geometries. Based on this, target values are continuously determined for continuous readjustment of the straightening device.
  • a profile straightening device which has adjustment drives for motorized adjustment of the correction rollers and a control unit for the adjustment drives.
  • the force measuring sensors enter any determined forces and / or torques into the control unit of the profile straightening device, the control unit uses this to calculate adjustment values for adjusting the correction rollers in one or both radial directions (mostly horizontal and vertical) and / or in the direction of rotation and controls the adjustment drives to adjust the correction rollers according to the adjustment values.
  • the control unit controls the adjustment drives of the profile straightening device and adjusts the correction rollers accordingly.
  • control unit can also output instructions for manual adjustment of the correction rollers to operators, who then act as actuators instead of the actuators.
  • actuators instead of the actuators.
  • a profile straightener without adjustment drives can also be used.
  • a measuring station for geometrically measuring the metal profile is arranged downstream of the profile straightening device, in which any axial deviations of the metal profile from the predetermined profile geometry are detected.
  • the adjustment values calculated from the measured forces or torques for adjusting the correction rollers in order to correct axial deviations of the metal profile from the specified profile geometry can be checked using the geometric measurement data of the measuring station and, if necessary, corrected or optimized. This is preferably done by means of corresponding correction values when calculating the adjustment values for the correction rollers.
  • a self-learning algorithm can also be used to calculate the adjustment values, which is continuously optimized based on the geometric measurement data of the measuring station and can thus also take over the set-up operation after a corresponding learning phase, for example.
  • geometry data obtained from the measuring station can be linked to the amounts of forces and / or torques determined by the force measuring sensors in order to establish relationships between the amounts of forces and torques determined and the geometry data of the same profile section as well as relationships between changes in the determined amounts of forces and torques Changes in the geometry data of the same profile section are recognized, and these relationships are taken into account in the control of the adjustment drives.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a section from a profiling system with a plurality of forming stations 1 (of which only one is shown for the sake of clarity) with roll forming tools 2, which are stored in a frame 3 and on a continuous metal profile 4 - or initially a metal strip - act.
  • a profile straightening device 5 integrated into this profiling system is arranged directly downstream of the forming station 1 shown here and comprises a frame 8 with an upper 6 and a lower correction roller 7, which take up the metal profile 4 passing through the frame 8 between them.
  • force measuring sensors are arranged in the frame 8 of the profile straightening device, with which any forces and torques can be measured, based on a longitudinal axis 9 of the Metal profile 4, radial, ie forces acting transversely to the longitudinal axis 9 in the horizontal direction (F y ), in the vertical direction (F z ) and torques (M x ) which act around the longitudinal axis 9.
  • the force measuring sensors input the measured values into a control unit 10, which in turn controls adjustment drives 11 x , 11 y and 11 z , which are symbolized here by cranks.
  • the adjustment rollers 6, 7, unchanged in their position assumed relative to one another, in the vertical and / or horizontal direction transversely to the longitudinal axis 9 of the metal profile 4, and / or in the direction of rotation around the longitudinal axis 9 of the metal profile 4 can be adjusted.
  • the upper correction roller 6 and the lower correction roller 7 are designed to be profile-specific and are therefore only indicated in the present case by dash-dotted lines.
  • correction roller axes 12 are visible, which are mounted with a holder 13 in the frame 8 in such a way that their relative position to one another always remains constant.
  • the adjustment drives 11 are symbolized by hand cranks, since the present invention is not limited to a motorized adjustment of the correction rollers.
  • the adjustment drive 11 z enables the holder 13 and thus the correction roller axes 12 to be moved up and down together; it is therefore a vertical adjustment.
  • the adjustment drive 11 y moves the holder 13 or the correction roller axes 12 perpendicular to the longitudinal axis 9 of the metal profile 4 horizontally, so that it is a horizontal adjustment.
  • the adjustment drive 11 x the holder 13 of the correction roller axes 12 is rotated as a whole about the longitudinal axis 9 clockwise or counterclockwise, whereby a torsional adjustment is formed.
  • the profile straightening device 5 is firmly attached to a substructure 15 ( Figure 1 ) is attached and the metal profile 4 is firmly clamped in the upstream forming station 1, an axially advancing bend can be introduced into the metal profile 4 by radial adjustment of the correction rollers 6, 7 by means of the vertical and / or horizontal adjustment drives 11 z , 11 y, to compensate for any stresses in the material that would lead to an opposite bending and thus to an axial deviation from the specified profile geometry.
  • the adjustment drive 11 x enables the metal profile 4 to be twisted in the direction of rotation with respect to the zero position defined in the forming station 1, whereby any rotations of the metal profile 4 or internal stresses that would lead to such rotations can be corrected.
  • Figure 4 shows a second exemplary embodiment for a profile straightening apparatus 5 according to the invention, this exemplary embodiment only being one downstream of the profile straightening apparatus 5 arranged measuring station 16 for geometrically measuring the metal profile 4 from the embodiment according to Figure 1 differs.
  • the measuring station 16 is expediently arranged at the exit of the profiling system and is only indicated here, since there are already corresponding measuring devices for measuring the straightness of a profile.
  • the measurement data from the measuring station 16 are also entered into the control unit 10 and taken into account by this when the adjustment drives 11 are controlled.
  • the present exemplary embodiments are provided, on the one hand, to detect any forces F z , F y that act in the two orthogonal directions (vertical and horizontal) to the longitudinal axis 9 of the metal profile 4, as well as any torques M x about the longitudinal axis 9 and at To give a warning notice to changes during operation, since such changes in the forces or torques can indicate undesired axial deviations of the metal profile 4 from the specified profile geometry.
  • the exemplary embodiments implement a preferred embodiment of the present invention, according to which the correction rollers 6, 7 or their correction roller axes 12 can be adjusted by motor by means of adjustment drives 11 and can preferably be used during the setup operation of the profiling system.
  • the force measuring sensors can then be used to determine any vertical and horizontal forces F z , F y that indicate internal stresses that can lead to axial arching. These forces are expediently measured in the bearings of the correction roller axes 12, which are in line with the roll forming tools 2 of the last forming station 1 upstream. Correspondingly, a torque M x acting on the correction rollers 6, 7 is measured in the metal profile 4, which acts in the direction of rotation about the longitudinal axis 9 of the metal profile 4 and can lead to a torsion of the finished metal profile 4.
  • the motorized adjustability of the correction rollers 6, 7 improves the further operation of the profiling system.
  • changes in the measured forces F y , F z or torques M x are transmitted to the control unit 10, in which a suitable algorithm is used to calculate how the correction rollers 6, 7 are further adjusted vertically and / or horizontally and / or reversed the longitudinal axis 9 of the metal profile 4 must be rotated in order to neutralize the changed internal stresses acting in the metal profile 4 or to counteract them in such a way that undesired axial deviations from a predetermined profile geometry are corrected.
  • the control unit 10 controls the adjustment drives 11 of the profile straightening device 5 and adjusts the correction rollers 6, 7 or their holder 13 accordingly.
  • Axial deviations of the metal profile 4 from the predetermined profile geometry are thus corrected in both exemplary embodiments at the exit of the forming station 1, there being no dead time between the detection of causes for axial deviations in shape and the correction thereof; so no rejects are produced.
  • the modified embodiment according to Figure 4 can optimize the method just described by measuring the profile geometry downstream of the profile straightening device 5 by means of the only indicated measuring station 16. This is expediently done at the very end of the profiling system, after the metal profile 4 has been separated into individual profile pieces. In this way it can be recognized if, despite the correction, there are still axial deviations of the metal profile 4 from the predetermined profile geometry, that is to say the algorithm of the control unit 10 has not led to the optimal correction result.
  • the measured values from the measuring station 16 are also reported back to the control unit 10 and taken into account there by the algorithm, either by correcting the calculation on a case-by-case basis or by continuously optimizing the algorithm.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Profil-Richtapparat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieser Profil-Richtapparat ist für einen Einsatz in einer Profilieranlage vorgesehen, mit der ein Metallprofil mittels Walzprofilieren entlang einer Längsachse des Metallprofils hergestellt wird.
  • Ein solcher Profil-Richtapparat ist zum Korrigieren von axialen Abweichungen des Metallprofils von einer vorgegebenen Profilgeometrie vorgesehen. Er umfasst ein Gestell, durch das das Metallprofil durchläuft, und mindestens zwei zusammenwirkende im Gestell gelagerte, das Metallprofil zwischen sich aufnehmende Korrekturrollen, die, auf die Längsachse des Metallprofils bezogen, in zwei radialen Richtungen sowie in einer Drehrichtung verstellbar sind.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Korrigieren von axialen Abweichungen eines Metallprofils von einer vorgegebenen Profilgeometrie in einer Profilieranlage unter Verwendung eines solchen Profil-Richtapparats.
  • Aus der JP 2003 154410 A ist ein Verfahren zum Korrigieren von axialen Abweichungen eines Metallprofils von einer vorgegebenen Profilgeometrie bekannt, wobei es sich dort um die Behandlung von heißgewalzten Metallprofilen, wie Doppel-T-Trägern und Schienen handelt. Hierzu werden drei Gruppen von Rollen, die der Form des Metallprofils angepasst sind, vom Metallprofil durchlaufen, wobei eine dieser Gruppen mit einem Rotationswinkel um die Längsachse des Metallprofils verstellt werden kann, um das durchlaufende Metallprofil zu tordieren. Darüber hinaus können einzelne Rollen der ersten und dritten Gruppen entlang der Längsachse des Metallprofils verstellt werden, um Krümmungen im Metallprofil entgegenzuwirken.
  • Eine Profilieranlage fertigt in der Regel aus einem Metallband quasi endlos Profile unterschiedlichster Querschnittsformen, wobei die Bezeichnung "Profil" hier auch Rohre mit einschließen soll. Je nach Profilform kommen hierfür eine Vielzahl von Rollumformwerkzeugen zum Einsatz, die in typischerweise 20 bis 30 in Linie hintereinander angeordneten Umformstationen gruppenweise zusammengefasst sind und das gewünschte Metallprofil mittels stufenweiser Kaltumformung sukzessive einformen. Das Ausgangsmaterial ist meist ein Metallband, es kann sich aber auch um Platinen oder bereits vorgeformte Ausgangsprofile handeln, die in der Profilieranlage zu einem gewünschten Profil umgeformt werden. Vor, zwischen oder nach den Umformstationen weisen Profilieranlagen meist noch weitere Bearbeitungsstationen auf, wie beispielsweise Vorrichtungen zum Einbringen von Öffnungen oder Abbiegungen in das Profil, Kalibriereinrichtungen, Schweißvorrichtungen oder eine Trenneinrichtung zum Ablängen des quasi endlos hergestellten Profils in Profilstücke, die das Endprodukt der Profilieranlage darstellen.
  • Insbesondere bei asymmetrischen Profilgeometrien, aber systembedingt auch bei den meisten symmetrischen Profilgeometrien entstehen beim Einformen des Profils in den einzelnen Umformstationen Längsdehnungen im Material, die über den Querschnitt inhomogen verteilt sind. Vor allem dann, wenn diese Längsdehnungen in bleibenden Längungen oder Stauchungen einzelner Profilabschnitte resultieren, kann es nachfolgend zu Abweichungen der Profilgeometrie entlang der Längsachse des Metallprofils kommen, wie z.B. eine Torsion des Metallprofils oder longitudinal fortschreitende Abweichungen von der Längsachse, aufgrund deren das Metallprofil im Ergebnis nicht gerade, sondern leicht gebogen geformt ist.
  • Zur Korrektur solcher unerwünschter Gestaltabweichungen entlang der Längsachse, d.h. solcher axialer Abweichungen des Metallprofils von der vorgegebenen Profilgeometrie ist es bekannt, einen Profil-Richtapparat der vorliegenden Art in die Profilieranlage einzusetzen. Aufgrund seiner Korrekturrollen, die das durch das Gestell durchlaufende sowie stromaufwärts und/oder stromabwärts des Profil-Richtapparats in Umformstationen eingespannte Metallprofil zwischen sich aufnehmen, kann das Metallprofil axial gebogen oder tordiert werden, indem die Korrekturrollen in radialen Richtungen, die bevorzugt orthogonal zueinander stehen und meist die Horizontale und die Vertikale sind, und/oder in einer Drehrichtung um die Längsachse des Metallprofils verstellt werden. Mit einer solchen axialen Biegung bzw. Torsion, die der Profilrichtapparat in das Metallprofil einbringt, kann einer zuvor genannten axialen Abweichung der Profilgeometrie entgegengewirkt werden, um zu gewährleisten, dass das Profilierergebnis ein gerades Metallprofilstück ohne Bogenbildung oder Verdrehung ist.
  • Bekannte Profil-Richtapparate werden von erfahrenem Bedienpersonal einer Profilieranlage eingestellt. Zeigt sich beim Einfahren der Profilieranlage, dass das Arbeitsergebnis hinsichtlich etwaiger axialer Abweichungen des Metallprofils von der vorgegebenen Profilgeometrie nicht optimal ist, oder stellt sich im laufenden Betrieb der Profilieranlage heraus, dass solche axialen Abweichungen auftreten oder zunehmen, wirkt das Bedienpersonal diesen Abweichungen entgegen, indem es die Korrekturrollen des Profil-Richtapparats verstellt, um axiale Biegungen oder eine Torsion in das Metallprofil einzubringen, die der zuvor festgestellten Abweichung entgegenwirken.
  • Es liegt auf der Hand, dass diese Vorgehensweise erfahrenes Bedienpersonal erfordert und dennoch die Gefahr besteht, dass die Korrektur festgestellter Abweichungen nur in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten gelingt, währenddessen Ausschuss produziert wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Profil-Richtapparat zum Korrigieren von axialen Abweichungen des Metallprofils von einer vorgegebenen Profilgeometrie sowie ein entsprechendes Verfahren unter Verwendung dieses Profil-Richtapparats vorzuschlagen, mit dem drohende axiale Abweichungen des Metallprofils von der vorgegebenen Profilgeometrie zumindest weitgehend automatisch erkannt werden können, so dass das Bedienpersonal unterstützt und weniger Ausschuss produziert wird sowie gegebenenfalls eine automatisierte Korrektur der axialen Abweichungen vorgenommen werden kann.
  • Gelöst ist diese Aufgabe durch einen Profil-Richtapparat mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Profil-Richtapparats finden sich in den Ansprüchen 2 bis 11. Ferner ist diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen dieses Verfahrens in den Ansprüchen 14 bis 16 niedergelegt sind.
  • Ein Profil-Richtapparat, der wie eingangs beschrieben ein Gestell mit verstellbaren Korrekturrollen für das Metallprofil umfasst, ist demnach erfindungsgemäß mit Kraftmesssensoren für etwaige, auf das Metallprofil in radialen Richtungen, d.h. in zur Längsachse des Metallprofils orthogonalen Richtungen wirkenden Kräfte sowie für etwaige, auf das Metallprofil in Drehrichtung um die Längsachse wirkenden Drehmomente ausgerüstet. Kraftmesssensoren im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Sensoren, die Kräfte und/oder Drehmomente detektieren und insbesondere deren Beträge messen können, Mit solchen Kraftmesssensoren ist es möglich, bereits am Ort des Profil-Richtapparats Spannungen im Metallprofil zu erkennen, die im Ergebnis zu den unerwünschten axialen Abweichungen des Metallprofils von der vorgegebenen Profilgeometrie führen. Es muss also nicht abgewartet werden, wie das Metallprofil am Ausgang der Profilieranlage aussieht, bevor Gegenmaßnahmen am Profil-Richtapparat ergriffen werden können - was naturgemäß wegen der damit verbundenen Totzeit im Regelkreis entsprechenden Ausschuss produziert.
  • Die Erfindung beruht somit auf einer grundlegenden Abkehr von der bisherigen Vorgehensweise, bei welcher das am Ausgang der Profilieranlage als Endprodukt vorliegende Metallprofilstück auf axiale Geometrieabweichungen geprüft wurde und etwaige axiale Abweichungen von der vorgegebenen Profilgeometrie (Bogenform, Verdrehungen) zum Anlass genommen wurden, die Korrekturrollen im Profil-Richtapparat zu verstellen, um bewusste axiale Biegungen oder Torsionen in das Metallprofil einzubringen, die die festgestellten axialen Abweichungen kompensieren. Erfindungsgemäß wird nicht erst am Ausgang der Profilieranlage die Geometrie des Metallprofils geprüft, sondern bereits zuvor, im Bereich des Profil-Richtapparats eine Kräftemessung durchgeführt, um erkennen zu können, wenn innere Spannungen im Material existieren, die zu den ungewollten axialen Gestaltabweichungen führen. Hierdurch ist eine viel schnellere Rückkopplung zwischen einer Verstellung des Profil-Richtapparats und den hierdurch erzielten Kompensationsergebnissen möglich. Vor allem ist es möglich, drohende Gestaltabweichungen des Metallprofils bereits an einem Punkt zu erfassen, an dem diesen Gestaltabweichungen entgegengewirkt werden kann. Es liegt auf der Hand, dass hierdurch die Produktion von Ausschuss ganz entscheidend verringert werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kräftemessung besteht darin, dass etwaige zunehmende Tendenzen der Profilieranlage, Metallprofile mit axialen Gestaltabweichungen zu produzieren, durch die laufende Kräfte- bzw. Momentenüberwachung erkannt und gegebenenfalls mit einem Alarmsignal angezeigt werden können, und zwar bevor Ausschuss produziert wird. Solche zunehmenden Tendenzen für eine axiale Gestaltabweichung ergeben sich mitunter aus einem Verschleiß der Rollumformwerkzeuge, durch etwaige Verstellungen an einzelnen Umformstationen oder aufgrund etwaiger Materialschwankungen, wie innere Spannungen im Metallband, das zum Metallprofil umgeformt wird, oder Dickenschwankungen des Materials. Axiale Gestaltabweichungen sind mit bloßem Auge nicht immer in der erforderlichen Genauigkeit erkennbar, so dass es im Stand der Technik durchaus vorkam, dass relativ viel Ausschuss produziert wurde, bevor es auffiel, dass die hergestellten Metallprofile axiale Gestaltabweichungen außerhalb der vorgegebenen Toleranzen aufweisen.
  • Selbst eine laufende automatisierte Überwachung der geometrischen Form der Metallprofile am Ausgang der Profilieranlage kann nicht verhindern, dass etwaige Gegenmaßnahmen durch den Profil-Richtapparat immer erst nachträglich bzw. mit zeitlicher Verzögerung wirksam werden, d.h. auch hier wird Ausschuss produziert; wenn mehrere Iterationen bei der Korrektur von axialen Abweichungen des Metallprofils notwendig sind, vervielfacht sich dieser Ausschuss entsprechend.
  • Besondere Vorteile ergeben sich, wenn, wie dies im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, die Korrekturrollen des Profil-Richtapparats mittels Verstellantrieben motorisch verstellbar sind und eine Steuereinheit vorhanden ist, die mit den Kraftmesssensoren wirkverbunden ist und die Verstellantriebe ansteuert. Mit dieser bevorzugten Variante der Erfindung kann das Korrigieren von axialen Gestaltabweichungen des Metallprofils automatisiert werden. Dies spart nicht nur Kosten, weil das bislang notwendige erfahrene Personal nicht mehr vorgehalten werden muss, sondern es wird auch möglich, aufgrund der gemessenen Kräfte und Drehmomente entsprechende Gegenkräfte bzw. Gegendrehmomente zu erzeugen, indem die Korrekturrollen auf der Basis von in der Steuereinheit vorgenommenen Berechnungen verstellt werden. Dies ersetzt nicht nur die Erfahrung des erfahrenen Personals, sondern kann auch rascher zum gewünschten Ziel führen. Denn mit entsprechenden Algorithmen erübrigen sich Trial-and-Error-Iterationen zumindest weitgehend.
  • Besonders einfach können mit motorisch verstellbaren Korrekturrollen des erfindungsgemäßen Profil-Richtapparats erstmals auftretende oder sich verstärkende Tendenzen zu axialen Gestaltabweichungen des Metallprofils nicht nur (durch die Kraftmesssensoren) erkannt, sondern instantan kompensiert werden.
  • Die erfindungsgemäße Ausrüstung eines Profil-Richtapparats mit Kraftmesssensoren, mit oder ohne motorische Verstellantriebe für die Korrekturrollen, führt zu einem in sich abgeschlossenen System, das ohne große Anpassungsarbeiten in bereits bestehende Profilieranlagen integriert werden kann, d.h. der erfindungsgemäße Profil-Richtapparat eignet sich vorteilhafterweise auch zum Nachrüsten bereits bestehender Profilieranlagen.
  • Insbesondere ein erfindungsgemäßer Profil-Richtapparat mit motorischer Verstellung der Korrekturrollen und einer Steuereinheit für die Verstellantriebe kann zusätzlich mit einer Messstation zur Erfassung der longitudinalen Profilgeometrie des Metallprofils am Ausgang der Profilieranlage wirkverbunden werden, d.h. zur Berechnung von Verstellungen der Korrekturrollen, die zum Korrigieren von etwaigen axialen Gestaltabweichungen notwendig sind, können zusätzlich zu den von den Kraftmesssensoren gemessenen Kräften bzw. Drehmomenten auch die geometrischen Messwerte der Messstation herangezogen werden, um beispielsweise die Berechnungen laufend zu optimieren und/oder zusätzliche Verstellungen der Korrekturrollen vorzunehmen, wenn die Messstation etwa weiterhin axiale Abweichungen von der vorgegebenen Profilgeometrie detektiert.
  • Hierbei kann die Steuereinheit solcherart mit einem Algorithmus programmiert sein, dass sie von der Messstation erhaltene Geometriedaten mit den von den Kraftmesssensoren ermittelten Beträgen der Kräfte und/oder Drehmomente verknüpft, um Zusammenhänge der ermittelten Beträge der Kräfte und Drehmomente mit den Geometriedaten desselben Profilabschnitts sowie Zusammenhänge von Änderungen der ermittelten Beträge der Kräfte und Drehmomente mit Änderungen der Geometriedaten desselben Profilabschnitts zu erkennen, und diese Zusammenhänge bei der Steuerung der Verstellantriebe berücksichtigt, und insbesondere im Sinne eines maschinellen Lernens zur fortlaufenden Optimierung des Algorithmus verwendet.
  • Die Korrekturrollen des erfindungsgemäßen Profil-Richtapparats werden vorzugsweise unter Beibehaltung ihrer relativ zueinander eingenommenen Positionen verstellt, da sie auf das Metallprofil als Ganzes einwirken sollen, ohne den Profilquerschnitt zu beeinflussen.
  • Stromaufwärts und/oder stromabwärts der Korrekturrollen können, von diesen axial beabstandet, Führungsrollen zum Führen des durchlaufenden Metallprofils vorgesehen sein. Mit solchen Führungsrollen kann das Metallprofil im Profil-Richtapparat gebogen und/oder tordiert werden, ohne eine benachbarte Umformstation als Nullposition des Metallprofils mit einbeziehen zu müssen. Dies ermöglicht nicht nur einen weitgehend autonomen Betrieb des Profil-Richtapparats, sondern kann reproduzierbare Randbedingungen bei der Kräfte- und Momentenmessung gewährleisten - letzteres könnte je nach Art einer benachbarten Umformstation problematisch sein.
  • Hierbei können die Kraftmesssensoren zumindest zum Teil im Bereich der Führungsrollen angeordnet sein. Wenn sich die Führungsrollen, bezogen auf eine Bewegungsrichtung des Metallprofils, stromaufwärts der Korrekturrollen befinden, optimieren sich hierdurch die oben beschriebenen Vorteile einer Korrekturmöglichkeit ohne Totzeit, also ohne dass Ausschuss produziert wird.
  • Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch bevorzugt, die Kraftmesssensoren zumindest zum Teil an den Korrekturrollen, an deren Lagern im Gestell und/oder an der Verstellmechanik für die Korrekturrollen anzuordnen. Insbesondere das Erkennen von zunehmenden Tendenzen für eine axiale Gestaltabweichung des Metallprofils kann an dieser Stelle optimal erfolgen.
  • Die erfindungsgemäßen Verfahren zum Korrigieren von axialen Abweichungen eines Metallprofils von einer vorgegebenen Profilgeometrie in einer Profilieranlage bestehen im Kern darin, einen erfindungsgemäßen Profil-Richtapparat zu verwenden, um axiale Abweichungen des Metallprofils zu korrigieren.
  • Das erste erfindungsgemäße Verfahren erschöpft sich allerdings nicht darin, lediglich zunehmende Tendenzen von axialen Abweichungen durch Verschleiß, Materialschwankungen oder Einstellarbeiten an einzelnen Umformstationen zu erkennen, sondern es soll auch das Einrichten des Profil-Richtapparats unterstützen: Das Metallprofil wird zunächst in den Profil-Richtapparat, der in die Profilieranlage integriert oder dieser nachgeordnet ist und sich in einer Nullposition befindet, eingefahren. Bevor es eine stromabwärts des Profil-Richtapparats gegebenenfalls angeordnete Bearbeitungsstation erreicht, werden mittels der Kraftmesssensoren etwaige radiale Kräfte und/oder etwaige Drehmomente im Metallprofil ermittelt und daraus Verstellwerte für ein Verstellen der Korrekturrollen in einer oder beiden radialen Richtungen und/oder in Drehrichtung errechnet, mit denen die Korrekturrollen zu verstellen sind, um drohende axiale Abweichungen des Metallprofils von der vorgegebenen Profilgeometrie zu korrigieren. Vorzugsweise wird das Profil für die initialen Messungen im Profil-Richtapparat gestoppt. Ausgehend von diesen ersten bestimmten Verstellwerten werden im weiteren Betrieb der Anlage Veränderungen in den wirkenden Kräften/Momenten erfasst und aus diesen auf veränderte Profilgeometrien geschlossen. Aufbauend darauf werden fortlaufend Zielwerte für ein kontinuierliches Nachstellen des Richtapparats bestimmt.
  • Im zweiten erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Profil-Richtapparat verwendet, der Verstellantriebe zum motorischen Verstellen der Korrekturrollen sowie eine Steuereinheit für die Verstellantriebe besitzt. Die Kraftmesssensoren geben etwaige ermittelte Kräfte und/oder Drehmomente in die Steuereinheit des Profil-Richtapparats ein, die Steuereinheit errechnet daraus Verstellwerte für ein Verstellen der Korrekturrollen in einer oder beiden radialen Richtungen (meist horizontal und vertikal) und/oder in Drehrichtung und steuert die Verstellantriebe an, um die Korrekturrollen entsprechend der Verstellwerte zu verstellen.
  • Wenn der Profil-Richtapparat im Einrichtbetrieb der Profilieranlage herkömmlich von Hand eingestellt wird, um Profilstücke ohne axiale Abweichungen von der vorgesehenen Profilgeometrie zu fertigen, werden Änderungen der gemessenen Kräfte bzw. Drehmomente an die Steuereinheit übermittelt, in welcher mit einem geeigneten Algorithmus errechnet wird, wie die Korrekturrollen, gegebenenfalls unter Berücksichtigung eines Schwellenwerts für die detektierten Änderungen, radial, insbesondere vertikal und/oder horizontal weiter verstellt und/oder um die Längsachse des Metallprofils verdreht werden müssen, um die im Metallprofil wirkenden, veränderten inneren Spannungen zu neutralisieren bzw. diesen so entgegenzuwirken, dass unerwünschte axiale Abweichungen von einer vorgegebenen Profilgeometrie korrigiert werden. Mit den entsprechenden Ergebnissen steuert die Steuereinheit die Verstellantriebe des Profil-Richtapparats an und verstellt die Korrekturrollen entsprechend.
  • Alternativ kann die Steuereinheit auch Handlungsanweisungen zum händischen Verstellen der Korrekturrollen an Bedienpersonen ausgeben, die dann anstatt der Stellantriebe als Stellglied agieren. Mit dieser Alternative kann auch ein Profil-Richtapparat ohne Verstellantriebe verwendet werden.
  • Als vorteilhafte Ausgestaltung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens wird stromabwärts des Profil-Richtapparats eine Messstation zum geometrischen Vermessen des Metallprofils angeordnet, in der etwaige axiale Abweichungen des Metallprofils von der vorgegebenen Profilgeometrie erkannt werden. In diesem Fall können die aus den gemessenen Kräften bzw. Drehmomenten errechneten Verstellwerte für ein Verstellen der Korrekturrollen, um axiale Abweichungen des Metallprofils von der vorgegebenen Profilgeometrie zu korrigieren, anhand der geometrischen Messdaten der Messstation überprüft und gegebenenfalls korrigiert bzw. optimiert werden. Dies erfolgt bevorzugt mittels entsprechender Korrekturwerte beim Errechnen der Verstellwerte für die Korrekturrollen.
  • Es kann auch ein selbstlernender Algorithmus zum Errechnen der Verstellwerte verwendet werden, der sich anhand der geometrischen Messdaten der Messstation fortlaufend optimiert und so beispielsweise nach einer entsprechenden Lernphase auch den Einrichtbetrieb übernehmen kann. Hierzu können insbesondere von der Messstation erhaltene Geometriedaten mit den von den Kraftmesssensoren ermittelten Beträgen der Kräfte und/oder Drehmomente verknüpft werden, um Zusammenhänge der ermittelten Beträge der Kräfte und Drehmomente mit den Geometriedaten desselben Profilabschnitts sowie Zusammenhänge von Änderungen der ermittelten Beträge der Kräfte und Drehmomente mit Änderungen der Geometriedaten desselben Profilabschnitts erkannt, und diese Zusammenhänge bei der Steuerung der Verstellantriebe berücksichtigt werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäß ausgestalteten Profil-Richtapparat und das mit diesem durchgeführte Korrekturverfahren wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben und näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Profil-Richtapparat im Einbauzustand in einer Profilieranlage;
    Figur 2
    den ausgebauten Profil-Richtapparat aus Figur 1 in Vergrößerung, in einer seitlichen Ansicht;
    Figur 3
    den Profil-Richtapparat aus Figur 2 in einer um 90° um die Hochachse gedrehten Ansicht;
    Figur 4
    ein zweites Ausführungsbeispiel für einen in eine Profilieranlage eingebauten Profil-Richtapparat.
  • Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Ausschnitt aus einer Profilieranlage mit einer Vielzahl von Umformstationen 1 (von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine dargestellt ist) mit Rollumformwerkzeugen 2, die in einem Gerüst 3 gelagert sind und auf ein durchlaufendes Metallprofil 4 - oder anfangs ein Metallband - einwirken. Ein in diese Profilieranlage integrierter Profil-Richtapparat 5 ist direkt stromabwärts der hier dargestellten Umformstation 1 angeordnet und umfasst ein Gestell 8 mit einer oberen 6 und einer unteren Korrekturrolle 7, welche das durch das Gestell 8 durchlaufende Metallprofil 4 zwischen sich aufnehmen. Wie mittels Pfeilen Fz , Fy und Mx angedeutet ist, sind im Gestell 8 des Profil-Richtapparats 5 Kraftmesssensoren (direkt nicht sichtbar) angeordnet, mit denen etwaige Kräfte und Drehmomente gemessen werden können, und zwar, bezogen auf eine Längsachse 9 des Metallprofils 4, radiale, d.h. quer zur Längsachse 9 wirkende Kräfte in horizontaler Richtung (Fy), in vertikaler Richtung (Fz) sowie Drehmomente (Mx) , die um die Längsachse 9 wirken. Die Kraftmesssensoren geben die Messwerte in eine Steuereinheit 10 ein, welche ihrerseits Verstellantriebe 11x, 11y und 11z ansteuert, die hier durch Handkurbeln symbolisiert sind. Mittels der Verstellantriebe 11x, 11y, 11z können die Korrekturrollen 6, 7, in ihrer relativ zueinander eingenommenen Position unverändert, in vertikaler und/oder horizontaler Richtung quer zur Längsachse 9 des Metallprofils 4, und/oder in Drehrichtung um die Längsachse 9 des Metallprofils 4 verstellt werden.
  • Die Figuren 2 und 3 stellen den Profil-Richtapparat 5 aus Figur 1 als solchen vergrößert dar, und zwar in einer seitlichen Ansicht (Figur 2) und in einer
  • Frontansicht (Figur 3) in Richtung der Längsachse 9 des Metallprofils 4 gesehen.
  • Die obere Korrekturrolle 6 und die untere Korrekturrolle 7 sind profilspezifisch ausgebildet und daher vorliegend durch strichpunktierte Linien nur angedeutet. Hierdurch sind Korrekturrollenachsen 12 sichtbar, die mit einer Halterung 13 solcherart im Gestell 8 gelagert sind, dass ihre relative Position zueinander immer konstant bleibt. Die Verstellantriebe 11 sind mit Handkurbeln symbolisiert, da die vorliegende Erfindung nicht auf eine motorische Verstellung der Korrekturwalzen beschränkt ist. Der Verstellantrieb 11z ermöglicht, die Halterung 13 und somit die Korrekturollenachsen 12 gemeinsam nach oben und unten zu verschieben; es handelt sich also um eine Vertikalverstellung. Der Verstellantrieb 11y verschiebt die Halterung 13 bzw. die Korrekturollenachsen 12 senkrecht zur Längsachse 9 des Metallprofils 4 horizontal, sodass es sich um eine Horizontalverstellung handelt. Mit dem Verstellantrieb 11x wird schließlich die Halterung 13 der Korrekturrollenachsen 12 als Ganzes um die Längsachse 9 in oder gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wodurch eine Torsionsverstellung gebildet wird.
  • Dadurch, dass der Profil-Richtapparat 5 mit Befestigungsschrauben 14 fest an einem Unterbau 15 (Figur 1) angebracht ist und das Metallprofil 4 in der stromaufwärtigen Umformstation 1 fest eingespannt ist, kann durch eine radiale Verstellung der Korrekturrollen 6, 7 mittels der vertikalen und/oder horizontalen Verstellantriebe 11z, 11y eine axial fortschreitende Biegung in das Metallprofil 4 eingebracht werden, um etwaige, im Material vorhandene Spannungen auszugleichen, die zu einer entgegengesetzten Biegung und damit zu einer axialen Abweichung von der vorgegebenen Profilgeometrie führen würden. In entsprechender Weise ermöglicht der Verstellantrieb 11x in Drehrichtung eine Torsion des Metallprofils 4 gegenüber der in der Umformstation 1 definierten Nulllage, wodurch etwaige Verdrehungen des Metallprofils 4 bzw. innere Spannungen, die zu solchen Verdrehungen führen würden, korrigiert werden können.
  • Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Profil-Richtapparat 5, wobei sich dieses Ausführungsbeispiel nur durch eine stromabwärts des Profil-Richtapparats 5 angeordnete Messstation 16 zum geometrischen Vermessen des Metallprofils 4 vom Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 unterscheidet. Die Messstation 16 ist zweckmäßigerweise am Ausgang der Profilieranlage angeordnet und hier nur angedeutet, da es bereits entsprechende Messeinrichtungen zur Geradheitsmessung eines Profils gibt. Wie in Figur 4 außerdem angedeutet ist, werden auch die Messdaten der Messstation 16 in die Steuereinheit 10 eingegeben und von dieser beim Ansteuern der Verstellantriebe 11 berücksichtigt.
  • Die vorliegenden Ausführungsbeispiele sind zum Einen dazu vorgesehen, etwaige Kräfte Fz, Fy, die in den beiden zur Längsache 9 des Metallprofils 4 stehenden orthogonalen Richtungen (vertikal und horizontal) wirken, sowie etwaige Drehmomente Mx um die Längsachse 9 zu detektieren und bei Veränderungen im laufenden Betrieb einen Warnhinweis zu geben, da solche Änderungen der Kräfte bzw. Drehmomente auf ungewollte axiale Abweichungen des Metallprofils 4 von der vorgegebenen Profilgeometrie hinweisen können. Zum Anderen verwirklichen die Ausführungsbeispiele eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, nach welcher die Korrekturrollen 6, 7 bzw. deren Korrekturrollenachsen 12 mittels Verstellantrieben 11 motorisch verstellbar sind und vorzugsweise bereits beim Einrichtbetrieb der Profilieranlage zum Einsatz kommen können. Hierzu wird, wie insbesondere anhand Figur 1 verdeutlicht wird, das Metallprofil 4 in den Profilrichtapparat 5 eingefahren und gegebenenfalls dort gestoppt, bevor es stromabwärts in eine (hier nicht dargestellte) Trennmaschine zum Abtrennen von Profilstücken gelangt. Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle erwähnt, dass stromabwärts des Profil-Richtapparats 5 auch noch weitere Bearbeitungsstationen bis hin zu einer Zuführung eines zweiten Metallbands, einer Schweißstation oder einer Anzahl weiterer Umformstationen nachgeordnet sein könnten.
  • Mittels der Kraftmesssensoren können sodann etwaige vertikale und horizontale Kräfte Fz, Fy ermittelt werden, die auf innere Spannungen hinweisen, die zu einer axialen Bogenbildung führen können. Diese Kräfte werden zweckmäßigerweise in den Lagern der Korrekturrollenachsen 12 gemessen, die in Linie mit den Rollumformwerkzeugen 2 der stromaufwärtig letzten Umformstation 1 stehen. In entsprechender Weise wird auch ein etwa auf die Korrekturrollen 6, 7 wirkendes Drehmoment Mx im Metallprofil 4 gemessen, das in Drehrichtung um die Längsachse 9 des Metallprofils 4 wirkt und zu einer Torsion des fertigen Metallprofils 4 führen kann.
  • Etwa gemessene Kräfte Fy, Fz bzw. Drehmomente Mx werden an die Steuereinheit 10 übermittelt, in welcher mit einem geeigneten Algorithmus aus diesen Messwerten errechnet wird, wie die Korrekturrollen 6, 7 vertikal und/oder horizontal verstellt und/oder um die Längsachse 9 des Metallprofils 4 verdreht werden müssen, um die im Metallprofil 4 wirkenden inneren Spannungen zu neutralisieren bzw. diesen so entgegenzuwirken, dass unerwünschte axiale Abweichungen von einer vorgegebenen Profilgeometrie korrigiert werden. Mit den entsprechenden Ergebnissen steuert die Steuereinheit 10 die Verstellantriebe 11 des Profil-Richtapparats 5 an und verstellt die Korrekturrollen 6, 7 bzw. deren Halterung 13 entsprechend.
  • Selbst wenn der Profil-Richtapparat 5 im Einrichtbetrieb der Profilieranlage herkömmlich von Hand eingestellt wird, um Profilstücke ohne axiale Abweichungen von der vorgesehenen Profilgeometrie zu fertigen, verbessert die motorische Verstellbarkeit der Korrekturrollen 6, 7 den weiteren Betrieb der Profilieranlage. In diesem Fall werden Änderungen der gemessene Kräfte Fy, Fz bzw. Drehmomente Mx an die Steuereinheit 10 übermittelt, in welcher mit einem geeigneten Algorithmus errechnet wird, wie die Korrekturrollen 6, 7 vertikal und/oder horizontal weiter verstellt und/oder um die Längsachse 9 des Metallprofils 4 verdreht werden müssen, um die im Metallprofil 4 wirkenden, veränderten inneren Spannungen zu neutralisieren bzw. diesen so entgegenzuwirken, dass unerwünschte axiale Abweichungen von einer vorgegebenen Profilgeometrie korrigiert werden. Mit den entsprechenden Ergebnissen steuert die Steuereinheit 10 die Verstellantriebe 11 des Profil-Richtapparats 5 an und verstellt die Korrekturrollen 6, 7 bzw. deren Halterung 13 entsprechend.
  • Axiale Abweichungen des Metallprofils 4 von der vorgegebenen Profilgeometrie werden also in beiden Ausführungsbeispielen schon ausgangs der Umformstation 1 korrigiert, wobei zwischen dem Erkennen von Ursachen für axiale Gestaltabweichungen und der Korrektur derselben keine Totzeit liegt; es wird also kein Ausschuss produziert.
  • Das modifizierte Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 kann das eben beschriebene Verfahren optimieren, indem stromabwärts des Profilrichtapparats 5 mittels der lediglich angedeuteten Messstation 16 die Profilgeometrie vermessen wird. Zweckmäßigerweise geschieht dies ganz am Ende der Profilieranlage, nach dem Auftrennen des Metallprofils 4 in einzelne Profilstücke. Hierdurch kann erkannt werden, falls trotz Korrektur doch noch axiale Abweichungen des Metallprofils 4 von der vorgegebenen Profilgeometrie vorliegen, der Algorithmus der Steuereinheit 10 also nicht zum optimalen Korrekturergebnis geführt hat. Die Messwerte der Messstation 16 werden ebenfalls in die Steuereinheit 10 rückgemeldet und dort vom Algorithmus berücksichtigt, indem entweder die Berechnung fallbezogen korrigiert wird oder der Algorithmus fortlaufend optimiert wird.

Claims (16)

  1. Profil-Richtapparat (5) für eine Profilieranlage, die zur Herstellung eines Metallprofils (4) durch Walzprofilieren entlang einer Längsachse (9) des Metallprofils (4) dient, wobei der Profil-Richtapparat (5) zum Korrigieren von axialen Abweichungen des Metallprofils (4) von einer vorgegebenen Profilgeometrie vorgesehen ist, mit einem Gestell (8) und mit mindestens zwei zusammenwirkenden, im Gestell (8) gelagerten, das Metallprofil (4) zwischen sich aufnehmenden Korrekturrollen (6, 7), die, auf die Längsachse des Metallprofils (4) bezogen, in mindestens zwei radialen Richtungen sowie in mindestens einer Drehrichtung verstellbar sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Profil-Richtapparat (5) mit Kraftmesssensoren für etwaige, auf das Metallprofil (4) in radialen Richtungen wirkenden Kräfte (Fy, Fz) und für etwaige, auf das Metallprofil (4) in Drehrichtung um die Längsachse (9) wirkenden Drehmomente (Mx) ausgerüstet ist.
  2. Profil-Richtapparat nach Anspruch 1, der so ausgebildet ist, dass er einen Alarm anzeigt und/oder ein Alarmsignal ausgibt, wenn sich die von den Kraftmesssensoren ermittelten Beträge der Kräfte (Fy, Fz) oder Drehmomente (Mx) über einen vorgegebenen Schwellenwert hinaus verändern.
  3. Profil-Richtapparat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Korrekturrollen (6, 7) mittels Verstellantrieben (11x, 11y, 11z) motorisch verstellbar sind und wobei der Profil-Richtapparat (5) außerdem mit einer Steuereinheit (10) für die Verstellantriebe (11x, 11y, 11z) versehen ist, die mit den Kraftmesssensoren wirkverbunden ist.
  4. Profil-Richtapparat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Korrekturrollen (6, 7) unter Beibehaltung ihrer relativ zueinander eingenommenen Positionen verstellbar sind.
  5. Profil-Richtapparat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Korrekturrollen (6, 7) in zwei orthogonal zueinander stehenden radialen Richtungen, insbesondere in vertikaler und horizontaler Richtung, sowie in einer Drehrichtung verstellbar sind.
  6. Profil-Richtapparat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Profil-Richtapparat (5) zum Einbau in die Profilieranlage vorgesehen ist.
  7. Profil-Richtapparat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei, auf eine Bewegungsrichtung des Metallprofils (4) bezogen, stromaufwärts und/oder stromabwärts der Korrekturrollen (6, 7) im Gestell (8) gelagerte Führungsrollen zum Führen des durch das Gestell (8) durchlaufenden Metallprofils (4) angeordnet sind.
  8. Profil-Richtapparat nach Anspruch 7, wobei die Kraftmesssensoren zumindest zum Teil im Bereich der Führungsrollen angeordnet sind.
  9. Profil-Richtapparat nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kraftmesssensoren zumindest zum Teil an den Korrekturrollen (6, 7), an den Korrekturrollenachsen (12), an deren Lagern im Gestell (8) und/oder an einer Verstellmechanik für die Korrekturrollen (6, 7) angeordnet sind.
  10. Profil-Richtapparat nach Anspruch 2, oder nach Anspruch 2 und mindestens einem der Ansprüche 3 bis 9, wobei eine, bezüglich der Bewegungsrichtung des Metallprofils (4) stromabwärts der Korrekturrollen (6, 7) angeordnete Messstation (16) zum geometrischen Vermessen des Metallprofils (4) vorgesehen ist, die mit der Steuereinheit (10) wirkverbunden ist.
  11. Profil-Richtapparat nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit (10) so ausgebildet ist, dass sie von der Messstation (16) erhaltene Geometriedaten mit den von den Kraftmesssensoren ermittelten Beträgen der Kräfte (Fy, Fz) und/oder Drehmomente (Mx) verknüpft, um Zusammenhänge der ermittelten Beträge der Kräfte (Fy, Fz) und Drehmomente (Mx) mit den Geometriedaten desselben Profilabschnitts sowie Zusammenhänge von Änderungen der ermittelten Beträge der Kräfte (Fy, Fz) und Drehmomente (Mx) mit Änderungen der Geometriedaten desselben Profilabschnitts zu erkennen, und diese Zusammenhänge bei der Steuerung der Verstellantriebe (11x, 11y, 11z) berücksichtigt.
  12. Verfahren zum Korrigieren von axialen Abweichungen eines Metallprofils (4) von einer vorgegebenen Profilgeometrie unter Verwendung eines Profil-Richtapparats (5) mit einem Gestell (8) und mit mindestens zwei zusammenwirkenden, im Gestell (8) gelagerten, das Metallprofil (4) zwischen sich aufnehmenden Korrekturrollen (6, 7), die, auf die Längsachse des Metallprofils (4) bezogen, in mindestens einer Drehrichtung verstellbar sind, wobei das Metallprofil (4) in den Profil-Richtapparat (5) eingefahren wird und die Korrekturrollen (6, 7) verstellt werden, um axiale Abweichungen des Metallprofils (4) von der vorgegebenen Profilgeometrie zu korrigieren,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verfahren zum Korrigieren von axialen Abweichungen eines Metallprofils (4) von einer vorgegebenen Profilgeometrie in einer Profilieranlage vorgesehen ist, die zur Herstellung eines Metallprofils (4) durch Walzprofilieren entlang einer Längsachse (9) des Metallprofils (4) dient, und unter Verwendung eines Profil-Richtapparats (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 durchgeführt wird, wobei das Metallprofil (4) in den Profil-Richtapparat (5), der in die Profilieranlage integriert oder dieser nachgeordnet ist, eingefahren wird und, bevor es eine stromabwärts des Profil-Richtapparats (5) gegebenenfalls angeordnete Bearbeitungsstation erreicht, mittels der Kraftmesssensoren etwaige, im Profil-Richtapparat (5) auf das Metallprofil (4) wirkende radiale Kräfte (Fy, Fz) und/oder etwaige Drehmomente (Mx) ermittelt werden und daraus Verstellwerte für ein Verstellen der Korrekturrollen (6, 7) in einer oder beiden radialen Richtungen und/oder in Drehrichtung errechnet werden, mit denen die Korrekturrollen (6, 7) zu verstellen sind, um axiale Abweichungen des Metallprofils (4) von der vorgegebenen Profilgeometrie zu korrigieren.
  13. Verfahren zum Korrigieren von axialen Abweichungen eines Metallprofils (4) von einer vorgegebenen Profilgeometrie unter Verwendung eines Profil-Richtapparats (5) mit einem Gestell (8) und mit mindestens zwei zusammenwirkenden, im Gestell (8) gelagerten, das Metallprofil (4) zwischen sich aufnehmenden Korrekturrollen (6, 7), die, auf die Längsachse des Metallprofils (4) bezogen, in mindestens einer Drehrichtung verstellbar sind, wobei das Metallprofil (4) in den Profil-Richtapparat (5) eingefahren wird und die Korrekturrollen (6, 7) verstellt werden, um axiale Abweichungen des Metallprofils (4) von der vorgegebenen Profilgeometrie zu korrigieren,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verfahren zum Korrigieren von axialen Abweichungen eines Metallprofils (4) von einer vorgegebenen Profilgeometrie in einer Profilieranlage vorgesehen ist, die zur Herstellung eines Metallprofils (4) durch Walzprofilieren entlang einer Längsachse (9) des Metallprofils (4) dient, und unter Verwendung eines Profil-Richtapparats (5) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 durchgeführt wird, wobei die Kraftmesssensoren die ermittelten Kräfte (Fy, Fz) und/oder Drehmomente (Mx) in eine Steuereinheit (10) eingeben, die Steuereinheit (10) daraus Verstellwerte für ein Verstellen der Korrekturrollen (6, 7) in einer oder beiden radialen Richtungen und/oder in Drehrichtung errechnet und die Verstellwerte als Handlungsempfehlung für Bedienpersonen ausgibt.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein Profil-Richtapparat (5) nach Anspruch 2, oder nach Anspruch 2 und mindestens einem der Ansprüche 3 bis 11 verwendet wird, und wobei die Kraftmesssensoren die ermittelten Kräfte (Fy, Fz) und/oder Drehmomente (Mx) in die Steuereinheit (10) eingeben, die Steuereinheit (10) daraus Verstellwerte für ein Verstellen der Korrekturrollen (6, 7) in einer oder beiden radialen Richtungen und/oder in Drehrichtung errechnet und die Verstellantriebe ansteuert, um die Korrekturrollen (6, 7) entsprechend der Verstellwerte zu verstellen.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei das Metallprofil (4) in den Profil-Richtapparat (5), der in die Profilieranlage integriert oder dieser nachgeordnet ist, eingefahren wird und, bevor es eine stromabwärts des Profil-Richtapparats (5) gegebenenfalls angeordnete Bearbeitungsstation erreicht, mittels der Kraftmesssensoren etwaige, im Profil-Richtapparat (5) auf das Metallprofil (4) wirkende radiale Kräfte (Fy, Fz) und/oder etwaige Drehmomente (Mx) ermittelt werden und daraus Verstellwerte für ein Verstellen der Korrekturrollen (6, 7) in einer oder beiden radialen Richtungen und/oder in Drehrichtung errechnet werden, mit denen die Korrekturrollen (6, 7) zu verstellen sind, um axiale Abweichungen des Metallprofils (4) von der vorgegebenen Profilgeometrie zu korrigieren.
  16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei ein Profil-Richtapparat (5) mit einer Messstation (16) nach Anspruch 10 verwendet wird und wobei die errechneten Verstellwerte anhand der geometrischen Messdaten der Messstation (16) überprüft und gegebenenfalls korrigiert werden, insbesondere mittels entsprechender Korrekturwerte beim Errechnen der Verstellwerte.
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