WO2010004037A2 - Verfahren zum richten von teilen in einer walzenrichtmaschine - Google Patents

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WO2010004037A2
WO2010004037A2 PCT/EP2009/058849 EP2009058849W WO2010004037A2 WO 2010004037 A2 WO2010004037 A2 WO 2010004037A2 EP 2009058849 W EP2009058849 W EP 2009058849W WO 2010004037 A2 WO2010004037 A2 WO 2010004037A2
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Horst BRÄUTIGAM
Gerald Khim
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Arku Maschinenbau Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • 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
    • B21F—WORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F1/00—Bending wire other than coiling; Straightening wire
    • B21F1/02—Straightening

Definitions

  • the present invention relates to a method for straightening parts in a roller straightening machine.
  • Roll straightening is a bending process in which tools, namely straightening rolls, rotate, with the straightening material! Bending changes is subjected.
  • the machines used for this purpose are called straightening machines. Therein, the straightening material is moved between two opposite and offset rows of Richtwaizen. The upper and lower straightening roller rows are offset from each other so that they can each dip in the space between the opposite pair of rollers.
  • the immersion depth and the geometry of the straightening rollers determine the size of the alternating bends, which must be partially plastic.
  • the largest alternating bends take place on the inlet side of the straightening machine and are usually set decreasing towards the outlet side of the machine, with no bends on the straightening material being usually applied at the outlet.
  • tape straightening and parting.
  • band straightening refers to the straightening of bending straps wound on coils, which must be unwound and planed before further processing, for example in a press or profiling system.
  • the band straightening machines are thus always in a process line and must ensure process reliability by maintaining the required flatness tolerances of the straightened belt. It is usually an intermediate production stage. In contrast, tea extracting is usually a final production stage.
  • FIG. 1 in FIG a Sectionerichtmaschine 1 is shown schematsch.
  • the General ⁇ chtmaschine 1 has an upper straightening roller block 3 and a lower Richtwaizenbiock 5.
  • the upper straightening roller block 3 a set of upper straightening rollers 7 are supported, which are supported by support rollers 8.
  • a set of lower straightening rollers 9 are arranged, which are supported by support rollers 10. According to illustrated Section ⁇ chtmaschine 1 in Fig.
  • the lower straightening roller block 5 is fixedly arranged in a machine stand (not shown), while the upper Richtwaizenbiock 3 can be adjusted in its position and skew and is located in an upper roller mill.
  • the setting of the aiming gap by means of a Richtspaltregelung, with the example, deviations from the desired setpoint of the aiming gap can be readjusted.
  • the straightening material in the form of a part 11 is conveyed by the General ⁇ chtmaschine 1 according to arrow 13. It passes from an inlet side 15 to an outlet side 17.
  • the upper Richtwaizen 7 are immersed in the spaces between the lower straightening rollers 9, whereby corresponding alternating bends in part 1 1 are generated.
  • the depth of immersion of the upper straightening rollers 7 in the lower straightening rollers 9 decreases steadily until a distance is achieved which essentially corresponds to the material thickness of the part 11.
  • the set straightening gap is decisive for the straightening result.
  • the setting in the vicinity of the inlet side or outlet side of the leveler is selected.
  • the upper Richtwaizenbiock 3 according to double arrow 19 is movable in the vertical direction and according to double arrow 21 also about an axis parallel to the axes of the upper and lower straightening rollers axis.
  • all required pitches of the Richtspalts can be realized.
  • a disadvantage of straightening machines is that the straightening gap does not remain constant during straightening, but changes according to the suspension behavior of the mechanical components. The thicker the parts, the greater the forces and the more must be dimensioned. The spring travel is particularly important for thick the parts multiples of the theoretical set value required for the rigidity of the components.
  • the leveling control can demonstrably focus on parts straightaway, for which, in the best case, several passes would be required on conventional leveling machines or can not be aligned there at all.
  • Fig. 2 shows the course of the bending stress and Fig. 4, the bending moment.
  • the largest bending moment transmittable in the rectangular cross-section is, under the assumption of an ideai-elastic-plastic material behavior, 1.5 times the bending moment already mentioned, which produces flow at the cross-sectional edge.
  • the flow is here already spread over the entire cross section and the carrying capacity of the cross section is exhausted.
  • the parts to be straightened usually have a cross section depending on the contour and the thickness of the part. The moment of resistance is therefore not constant but changes over the length of the part.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a method for straightening parts in a parting machine, in which the above-mentioned disadvantages are avoided, and with which a significantly improved result is achieved in the directed parts.
  • the method comprises the following steps:
  • g refer the values bs 2 M to the specific rule value of the leveler and multiplying these resulting values by the value of maximum deflection (max X) of the roll mill containing the adjustable straightening roller block, and the ratio of the yield point of the straightening material ( ⁇ f ) to the maximum design size of the straightening machine, from which H) adding while directing the part to be straightened of the determined for each directional triangle offset value to the default value of the Richtspaltes on the inlet side of the leveler for Nachfah- ren the adjustment of the aiming gap in dependence of the imaged in the aiming gap on the part to be straightened moving directional triangles.
  • the alternating bends produced in the machine are strongly interdependent, which is in contrast to a single adjustment of the straightening rollers.
  • the block adjustment so to speak, reduces the alternating bends from the inlet to the outlet of the machine relatively evenly.
  • a directional triangle is defined as the smallest unit in a straightening machine. Such a directional triangle is shown in FIG. 5.
  • the distance between two lower straightening rollers 9 is 2t, which is the value of the length of the straightening triangle, with the upper straightening roller 7 exactly symmetrical in the middle, ie at a distance t from the two lower Straightening rollers 9 is located.
  • the thickness s of the straightening material 11 can be seen and the delivery or immersion depth Z is immersed by the upper straightening roller 7 down between the two lower straightening rollers 9 to produce the alternating bends in the straightening material 11.
  • R indicates the radius of the straightening rolls 7 and 9 and p n is the bending radius to the neutral fiber of the straightening material.
  • the directional triangle is selected according to the invention as a reference, wherein according to feature h) whose length 2t is displayed on the part to be straightened. Accordingly, reference will be made to the moving pictured part.
  • Fig. 6 shows a part to be straightened and the values to be detected; 7 shows a table with the detected values and the parameters for calculating the offset;
  • a part to be straightened 1 1 is shown, which has a "bridge-like" contour, namely a rectangular shape with a semicircular central recess with radius R.
  • the part 11 has the thickness s.
  • the directional triangle is in the example case of FIG. 6 65 mm, so that the dimension 2t is 65 mm.
  • the side length ⁇ X of a surface part of the part 11 to be straightened is thus selected to be equal to the dimension 2t, that is to say the length of the straightening triangle.
  • the initial and final width of the part 1 1 is 400 mm and its total length, which is measured from right to left, opposite to the passage direction indicated by arrow 13 of the part to be straightened 1 1 by the Generalerichtmaschine, is 800 mm.
  • the width b is measured in each case in the middle of a partial area, which is shown by the dotted lines.
  • the value bs 2 M is then related to the specific straightening machine characteristic value specified for the respective straightening machine, in the example case "35,000". This value results from the maximum value permitted for the leveler for bs 2 and ⁇ Fl which equals 400 N / mm 2 for the leveler considered.
  • the maximum deflection value max X of the straightening machine or the associated roller mill is 0.4.
  • the ratio 240/400 gives the value 0.6.
  • the respective values bs 2 M / 35,000 of the maximum deflection max X and the yield point ratio are then calculated by multiplying the three factors of the offset value resulting at the corresponding width (see FIG. 7).
  • these are only very small values (data in the table are accurate to 1 / 1,000 mm)
  • the addition of the respective offset value to a basic setting value of the aiming beam leads, surprisingly, to considerably improved guide values.
  • test sheet As a test sheet, the part 11 was used as shown in FIG. 6
  • the default setting for the test sheet of 5 mm thickness with the Füeßsky ⁇ ? of 240 N / mm 2 was:
  • Spout 5 mm (i.e., 0 mm immersed).
  • the result of three experiments is shown in FIG.
  • the tested part had an initial curvature of 12 mm in Experiment 1 and a result of a final curvature of ⁇ 0.4 mm by using the offset.
  • the distances are to be chosen such that always an integer number n> 1 of the same partial surfaces of the side lengths ⁇ X lies within the directional triangle with the length 2t.
  • side lengths ⁇ X remains a remnant left over, which is mediated either at the beginning of part and part end, or can be neglected on one side at sufficiently small Teii lake.
  • the size of the Teii lake should be adapted to the complexity of the part to be straightened. In other words, when the contour or material quantity (recesses, holes) changes greatly, correspondingly small side lengths ⁇ X are selected in order to detect the changes in the value bs 2 sufficiently accurately for the calculation of the offset values.
  • the results bs 2 are proportional to the corresponding width of the partial surface. In practical determination by measurement, of course, deviations in the measurement accuracy are present.
  • the widths b and the thicknesses s are particularly easy to specify, if the straightening part was recorded with CAD. In order to determine the mean of the other values bs 2 M then usually only a small additional Hiifsprogramm suffices.
  • the determined or calculated curves from the values bs 2 M are now used in conjunction with a mathematical model to determine the setting values, in particular, it is possible to deduce the maximum straightening force from the maximum of the values bs 2 M.
  • the calculation model in addition to the consideration of the suspension behavior of the upper, movable roller mill can also be extended to the consideration of the suspension behavior of immovable
  • Machine stand Furthermore, the number of mechanical straightening rolls can be taken into account when the part is shorter than the length of the entire straightening unit and the change in the suspension behavior at the inlet and outlet of the straightening material can also be taken into account.
  • the determined offset value of the corresponding surface F 1 to F 12 or the directional triangle depicted thereon can be assigned and the basic setting of the standard value can be increased with the corresponding offset value, which leads to a significantly improved straightening result leads. Possibly. a force measurement is made, which serves to check the straightening forces and prevents overloading of the machine.
  • the present invention provides a method of straightening parts in a roll leveling machine which, using the block feed, of the
  • Straightening rolls in comparison with the individual adjustment of leveling rolls is more economical, simpler and more universal. Since many change bends are deliberately generated, the residual stress distribution is more favorable than with small-roll machines. On the other hand, only a few alternating bends are feasible, such as high-strength new materials, so the straightening roller can be adjusted so that a part of the straightening rollers is disengaged.
  • parts also includes very long parts with a special contour or recesses and also unwound from the coil tapes, such as Löchbleche. The latter obtained by suitable punching or cutting their holes after unwinding from the coil and are then directed. Due to the ggfls. strong material differences over the length of the workpiece, the inventive method is particularly suitable for straightening these workpieces.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten von Teilen (11) in einer Walzenrichtmaschine, die einen oberen und einen unteren Walzenstuhl aufweist und bei der die oberen und unteren Richtwalzen je in einem Richtwalzenblock angeordnet werden, und wenigstens einer der Richtwalzenblöcke in seiner Position und Schräglage zur Einstellung des Richtspaltes veränderbar ist, wobei wenigstens eine Richtspalteinstelleinrichtung an der Einlaufseite und an der Auslaufseite der Richtmaschine angeordnet ist, und zur Einstellung des Richtspaltes eine Richtspaltregelung vorgesehen ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Erfassen der Gesamtlänge (f ) des zu richtenden Teiles (11), b) Unterteilen der Länge des zu richtenden Teiles in eine Anzahl n von gleichen Teilflächen mit Seitenlänge ΔX, deren Abstände so zu wählen sind, dass in jedem Richtdreieck der Länge 2t eine ganzzahlige Anzahl von Teilflächen mit Seitenlänge ΔX liegt, c) Erfassen der Dicke s des zu richtenden Teiles, d) Erfassen der Breite b in der Mitte der jeweiligen Teilfläche, e) Berechnen der Werte bs2 für jede Teilfläche, f) Ermitteln der Werte bs2M durch einfache Mittelwertbildung über die Anzahl der in jedem Richtdreieck vorhandenen Werte bs2, g) Beziehen der Werte bs2M auf den spezifischen Richtmaschinenwert der Richtmaschine und Multiplizieren dieser sich ergebenden Werte mit dem Wert der maximalen Durchbiegung (max X) des Walzenstuhls, der den einstellbaren Richtwalzenblock aufweist, und dem Verhältnis der Fließgrenze des Richtmaterials (σF) zu der maximalen Auslegungsgröße der Richtmaschine, woraus der Offset-Wert des optimalen Versatzes erhalten wird, h) Addieren während des Richtens des zu richtenden Teiles (11) des für jedes Richtdreieck ermittelten Offset-Wertes zu dem Grundeinstellungswert des Richtspaltes an der Einlaufseite der Richtmaschine zum Nachfahren der Einstelleinrichtung des Richtspaltes in Abhängigkeit der sich im Richtspalt auf das zu richtende Teil (11) abgebildeten bewegenden Richtdreiecke.

Description

Verfahren zum Richten von Teilen in einer Walzenrichtmaschine
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten von Teilen in einer Walzenrichtmaschine.
Das Walzenrichten ist ein Biegeverfahren, bei dem sich Werkzeuge, nämlich die Richtwalzen, drehen, wobei das Richtmateria! Wechselbiegungen unterworfen wird. Die hierfür eingesetzten Maschinen werden Richtmaschinen genannt. Darin wird das Richtmaterial zwischen zwei gegenüberliegend und versetzt angeordneten Reihen von Richtwaizen hindurchbewegt. Die oberen und unteren Richtwalzenreihen sind dabei so versetzt zueinander angeordnet, dass sie jeweils in den Zwischenraum des gegenüberliegenden Walzenpaares eintauchen können. Die Eintauchtiefe und die Geometrie der Richtwalzen bestimmen dabei die Größe der Wechselbiegungen, die teilplastisch sein müssen. Die größten Wechselbiegungen erfolgen an der Einlaufseite der Richtmaschine und werden in der Regel zur Auslaufseite der Maschine hin abnehmend eingestellt, wobei am Auslauf in der Regel keine Wechselbiegungen auf das Richtmateria) aufgebracht werden. Man unterscheidet zwischen Bandrichten und Teilerichten.
Unter Bandrichten wird das Richten von auf Coils aufgewickelten Biechbändern ver- standen, die vor der Weiterverarbeitung, beispielsweise in einer Presse oder Profilieranlage, abgewickelt und plan gerichtet werden müssen. Die Bandrichtmaschinen stehen somit stets in einer Prozesslinie und müssen die Prozesssicherheit durch Einhaltung der geforderten Planheitstoleranzen des gerichteten Bandes sicherstellen. Es handelt sich in der Regel um eine Zwischenfertigungsstufe. Beim Teiierich- ten handelt es sich dagegen meistens um eine Endfertigungsstufe.
Das Dickenspektrum bei Teilerichtmaschinen ist im Gegensatz zu der in der Materialdicke begrenzten Coiiaufwicklung wesentlich höher als bei Bandrichtmaschinen. Zur Veranschauiichung des Teilerichtprozesses wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine Teilerichtmaschine 1 schemattsch dargestellt ist. Die Teileπchtmaschine 1 weist einen oberen Richtwalzenblock 3 und einen unteren Richtwaizenbiock 5 auf. In dem oberen Richtwalzenblock 3 ist ein Satz von oberen Richtwalzen 7 angeordnet, die von Stützwalzen 8 abgestützt werden. Im unteren Richtwalzenblock 5 ist ein Satz von unteren Richtwalzen 9 angeordnet, die von Stützrollen 10 abgestützt werden. Gemäß dargestellter Teileπchtmaschine 1 in Fig. 1 ist der untere Richtwalzenblock 5 fest in einem Maschinenständer (nicht dargestellt) angeordnet, während der obere Richtwaizenbiock 3 in seiner Position und Schräglage eingestellt werden kann und sich in einem oberen Walzenstuhl befindet. Die Einstellung des Richtspaltes erfolgt mittels einer Richtspaltregelung, mit der beispielsweise Abweichungen vom gewünschten Sollwert des Richtspaltes nachgeregelt werden können.
Das Richtmaterial in Form eines Teils 11 wird durch die Teileπchtmaschine 1 gemäß Pfeil 13 gefördert. Es gelangt von einer Einlaufseite 15 zu einer Auslaufseite 17. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die oberen Richtwaizen 7 in die Zwischenräume zwischen die unteren Richtwalzen 9 eingetaucht, wodurch entsprechende Wechselbiegungen beim Teil 1 1 erzeugt werden. Zur Auslaufseite 17 hin nimmt die Eintauchtiefe der oberen Richtwalzen 7 in die unteren Richtwalzen 9 stetig ab, bis ein Abstand erreicht wird, der im Wesentlichen der Materialdicke des Teils 11 entspricht. Der ein- gestellte Richtspalt ist für das Richtergebnis maßgebend.
Bedingt durch die Blockbauweise sind bei Parallelität der Richtwalzen zwei definierte Bezugspunkte ausreichend für die Reproduzierbarkeit der Einstellwerte. Vorteilhafterweise wird die Einstellung in der Nähe der Einlaufseite bzw. Auslaufseite der Richtmaschine gewählt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der obere Richtwaizenbiock 3 gemäß Doppelpfeil 19 in vertikaler Richtung bewegbar und gemäß Doppelpfeil 21 auch um eine zu den Achsen der oberen und unteren Richtwalzen parallelen Achse schwenkbar. Damit können alle geforderten Einsteilungen des Richtspalts verwirklich werden.
Ein Nachteil bei Richtmaschinen ist, dass der Richtspalt während des Richtens nicht konstant bleibt, sondern sich gemäß dem Federungsverhaften der mechanischen Bauteiie ändert. Je dicker die Teile, desto größer die Kräfte und umso stärker muss dimensioniert werden. Die Federwege betragen insbesondere bei dicken zu richten- den Teilen ein Vielfaches des bei Starrheit der Bauteile erforderlichen theoretischen Einstellwertes.
Eine Verbesserung des Richtvorgangs bzw. Richtergebnisses durch Verringerung der Federwirkung bringt der Einbau einer Richtspaltregeiung. Hierbei erfassen Sensoren, die z. B. an den Ecken des oberen Richtwaizenblocks 3 angebracht sind, die Bewegung und eine Steuerung sorgt dafür, dass ein hydraulisches oder mechanisches oder in hybrider Technik ausgeführtes Verstellelement den Richtspait an diesen Stellen nachregeit und er so den eingestellten Wert beibehält. Das Richtergeb- nis hängt dabei im Wesentlichen nur noch von der Steifigkeit der Richtwaϊzenblöcke, insbesondere des oberen beweglichen Richtwalzenblockes ab.
Mit der Richtspaltregelung lassen sich nachweislich Teile auf Anhieb richten, für die im günstigsten Fall auf herkömmlichen Richtmaschinen mehrere Durchläufe erfor- derlich wären oder sich dort überhaupt nicht richten lassen.
Besonders schwierig gestaltet sich der Richtvorgang bei Teilen, die keine Rechteckkontur aufweisen, sondern runde Konturen und/oder großflächige Ausnehmungen haben. Um ein einigermaßen brauchbares Endergebnis zu erzielen sind hierfür um- fangreiche praktische Ermittlungen für Einstellwerte notwendig, was entsprechend aufwendig und damit auch teuer ist.
Viele Hersteller bieten heute über die Steuerung der Maschine die Möglichkeit an, durch beispielsweise manuelle Eingabe der Materialdicke oder auch durch Erfas- sung dieser über ein Messsystem, einen Vorschlag für die Einstellparameter zu erhalten. Da, wie oben ausgeführt, die Konturen der Teile beim Teilerichten sehr stark unterschiedlich sein können, reicht die alleinige Orientierung an der Dicke des Materials nicht aus. Ein Nachregeln ist möglich und meist erforderlich und die gefundenen können dann wieder abgespeichert werden.
Entscheidend beim Rächten von Material ist das Überschreiten der Fließgrenze bei Biegung des Materials. Das Biegemoment, d. h. die innere Beanspruchung des Materials, muss groß sein, wodurch Querschnittsanteiie zu fließen beginnen. Die dazu notwendigen Kräfte sind bei einem Teil mit konstantem Rechteckquerschnitt wesent- lieh durch das Produkt bs2σp bestimmt, wobei b die Breite des Richtmaterials, s die Dicke des Richtmaterials und σFdie Fließgrenze des Richtmateriats ist.
Aus der Eiastostatik ist z. B. die Größe (bs2)/6 als Widerstandsmoment gegen Bie- gung bei einem Rechteckquerschnitt bekannt. Grundlage dieser Berechnung ist die Balkentheorie, deren wesentliche Aussage in den Figuren 2 bis 4 dargestellt ist. Danach ist die Normalspannung σ im Balkenquerschnitt durch die Beziehung
M σ = — z I
berechnet, wobei M das Biegemoment, I das axiale Flächenträgheitsmoment und z der Abstand des betrachteten Punktes von der neutralen Faser ist. Die demnach linear verteilte Spannung ist dem Betrage nach in dem am weitesten entfernten Randpunkt am größten. Es ergibt sich also
M I σ = — mit JF =
W Z i
als Widerstandsmoment. Daraus kann das Biegemoment berechnet werden, das notwendig ist, um am Querschnittsrand die Fließgrenze zu erreichen, in Fig. 2 ist weiterhin A die Querschnittsfläche, S der Schwerpunkt, dA ein differential kleines Flächenelement und x-y-z das Koordinatensystem. Letzteres ist auch in den Fig. 3 und 4 ersichtlich. Fig. 3 zeigt den Verlauf der Biegespannung und Fig. 4 das Biegemoment.
Das Größte beim Rechteckquerschnitt übertragbare Biegemoment ist, unter der Vorraussetzung eines ideai-elastisch-plastischen Werkstoffverhaltens, das 1 ,5-fache des bereits angesprochenen Biegemomentes, das am Querschnittsrand Fließen erzeugt. Das Fließen ist hierbei bereits über den gesamten Querschnitt ausgebreitet und die Tragfähigkeit des Querschnittes ist erschöpft. Die zu richtenden Teile haben in der Regel einen in Abhängigkeit von der Kontur und der Dicke des Teiles sich ändernden Querschnitt. Das Widerstandsmoment ist also nicht konstant sondern ändert sich über die Länge des Teiles.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Richten von Teilen in einer Teilerichtmaschine anzugeben, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden werden, und mit dem ein deutlich verbessertes Ergebnis bei den gerichteten Teilen erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
a) Erfassen der Gesamtlänge (I) des zu richtenden Teiles, b) Unterteilen der Länge des zu richtenden Teiles in eine Anzahl n von gleichen Teilflächen mit Seitenlänge ΔX, deren Abstände so zu wählen sind, dass in jedem Richtdreieck der Länge 2t eine ganzzahlige Anzahl von Teilflächen mit Seitenlänge ΔX liegt, c) Erfassen der Dicke s des zu richtenden Teiles, d) Erfassen der Breite b in der Mitte der jeweiligen Teilfläche, e) Berechnen der Werte bs2 für jede Teilfläche, f) Ermitteln der Werte bs2M durch einfache Mittelwertbildung über die Anzahl der in jedem Richtdreieck vorhandenen Werte bs2, g) Beziehen der Werte bs2M auf den spezifischen Richtmaschinenwert der Richtmaschine und Multiplizieren dieser sich ergebenden Werte mit dem Wert der maximalen Durchbiegung (max X) des Walzenstuhls, der den einstellbaren Richtwalzenblock aufweist, und dem Verhältnis der Fließgrenze des Richtmaterials (σf) zu der maximalen Aus- legungsgröße der Richtmaschine, woraus der Offset-Wert des optimalen Versatzes erhalten wird, h) Addieren während des Richtens des zu richtenden Teiles des für jedes Richtdreieck ermittelten Offset-Wertes zu dem Grundeinstellungswert des Richtspaltes an der Einlaufseite der Richtmaschine zum Nachfah- ren der Einstelleinrichtung des Richtspaltes in Abhängigkeit der sich im Richtspalt auf das zu richtende Teil abgebildeten bewegenden Richtdreiecke.
Durch die Blockverstellung werden die in der Maschine erzeugten Wechselbiegun- gen stark voneinander abhängig, was im Gegensatz zu einer Einzelverstellung der Richtwalzen steht. Die Blockverstellung baut sozusagen die Wechselbiegungen vom Einlauf zum Auslauf der Maschine hin relativ gleichmäßig ab.
In der Theorie des Richtens wird ein Richtdreieck als kleinste Einheit in einer Richtmaschine definiert. Ein solches Richtdreieck zeigt die Fig. 5. Der Abstand zwischen zwei unteren Richtwalzen 9 beträgt den Wert 2t, der der Wert der Länge des Richtdreiecks ist, wobei sich die obere Richtwalze 7 genau symmetrisch in der Mitte also jeweils mit Abstand t von den beiden unteren Richtwalzen 9 befindet. Aus der Fig. 5 ist auch die Dicke s des Richtmaterials 11 ersichtlich und die Zustellung bzw. Eintauchtiefe Z um die die obere Richtwalze 7 nach unten zwischen die beiden unteren Richtwalzen 9 zur Erzeugung der Wechselbiegungen beim Richtmaterial 11 eingetaucht ist. R gibt den Radius der Richtwalzen 7 und 9 an und pn ist der Biegeradius zur neutralen Faser des Richtmaterials.
Das Richtdreieck wird erfindungsgemäß als Bezugsgröße gewählt, wobei gemäß Merkmal h) dessen Länge 2t auf dem zu richtenden Teil abgebildet wird. Entsprechend wird auf den sich bewegenden abgebildete Teil Bezug genommen.
Normalerweise wird mit parallelen Richtwalzen gerichtet, weil sich die Dicke s des zu richtenden Teils nicht oder nur unwesentlich ändert. Bei Sonderfällen muss die Dicke s entsprechend mehrmals erfasst werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die weiteren Figuren 6 bis 8. Im einzelnen zeigt:
Fig. 6 ein zu richtendes Teil und die zu erfassenden Werte; Fig. 7 eine Tabelle mit den erfassten Werten und den Parametern zur Berechnung des Offsets;
Fig. 8 eine Ergebnisstabelle von drei Versuchen zur Ermittlung des Richter- gebnisses mit und ohne Offset;
in Fig. 6 ist ein zu richtendes Teil 1 1 dargestellt, welches eine "brückenartige" Kontur aufweist, nämlich eine Rechteckform mit einer halbkreisförmigen mittigen Ausnehmung mit Radius R. Das Teil 11 weist die Dicke s auf. Das Richtdreieck beträgt im Beispielsfalle gemäß Fig. 6 65 mm, so dass das Maß 2t 65 mm beträgt. Im Bei- spielsfali wird somit die Seitenlänge ΔX eines Flächenteiles des zu richtenden Teils 11 gleich dem Maß 2t, also der Länge des Richtdreiecks gewählt.
Die Anfangs- und Endbreite des Teils 1 1 beträgt 400 mm und seine Gesamtlänge, welche von rechts nach links gemessen wird, entgegen der Durchlaufrichtung gemäß Pfeil 13 des zu richtenden Teils 1 1 durch die Teilerichtmaschine, beträgt 800 mm. Die Breite b wird jeweils in der Mitte einer Teilfläche gemessen, was durch die strichpunktierte Linien dargestellt ist.
In Spalte 1 der Tabelle von Fig. 7 sind die Lagen der Richtdreiecke angegeben. Die Angaben sind dabei so zu verstehen, dass die Lage des ersten Richtdreiecks bei 0 bis 65 mm Hegt, die Lage des zweiten Richtdreiecks im Bereich von 65 bis 130 mm liegt usw.. Wie aus Fig. 7 weiterhin ersichtlich wird nach Erfassen der Breite b in der Mitte der jeweiligen Teilfläche Fi bis F^2 in Fig. 6 und der Dicke s der Wert bs2 daraus ermittelt. Danach erfolgt das Ermitteln der Werte bs2M durch einfache Mittelwertbildung über die Anzahl der in jedem Richtdreieck vorhandenen Werte bs2. Die in der Spalte bs2M zur Spalte bs2 identischen Werte haben ihre Ursache darin, dass die Seitenlänge ΔX gleich dem Wert 2t entspricht. Der Wert bs2M wird dann auf den für die jeweilige Richtmaschine festgelegten spezifischen Richtmaschinenkennwert, im Beispielsfalle "35.000" bezogen. Dieser Wert ergibt sich aus dem maximalen für die Richtmaschine zulässigen Wert für bs2 und σFl der für die betrachtete Richtmaschine gleich 400 N/mm2 ist. Der maximale Durchbiegungswert max X der Richtmaschine bzw. des zugeordneten Walzenstuhls beträgt 0,4. In der nächsten Spalte ist das Verhältnis der Fließgrenze des Richtmaterials σF = 240 zu der Auslegungsgröße der Richtmaschine σψ = 400 angegeben. Das Verhältnis 240/400 ergibt den Wert 0,6. Erfindungsgemäß wird dann aus den jeweiligen Werten bs2M/35.000 der maximalen Durchbiegung max X und dem Fließgrenzenverhältnis durch Multiplikation der drei Faktoren der an der entsprechenden Breite sich ergebende Offset-Wert berechnet (siehe Fig. 7). Wie ersichtlich, handelt es sich zwar nur um recht geringe Werte (Angaben in der Tabelle auf 1/1.000 mm genau), trotzdem führt die Addition des jeweiligen Offsetwerts zu einem Grundeinstellungswert des Richtspaftes zu überraschenderweise erheblich verbesserten Richtwerten.
Wie oben erläutert werden diese Offset-Werte zu dem Grundeinstellwert des Richtspaltes an der Eänlaufseite in Abhängigkeit der Position des Teiles addiert. Die Be- einflussung geschieht im Bereich der größten Richtkraft, die bei voll belegtem Richtaggregat etwa im Bereich des zweiten Richtdreiecks (gesehen von der Einlaufseite) liegt. Die Auslaufseite wird in der Regel konstant gehalten, sie kann natürlich bei Bedarf verstellt werden. Die Wirkungsweise wurde an einer hydraulischen Richtmaschine mit Richtspaltautomatik, also mit Richtspaltregelung exemplarisch gemäß folgender Vorgehensweise nachgewiesen:
Als Versuchsblech wurde das Teil 11 gemäß Fig. 6 verwendet Die Grundeinstellung für das Versuchsblech von 5 mm Dicke mit der Füeßgrenze σ? von 240 N/mm2 betrug:
Einlauf: 4 mm (d. h. 1 mm eingetaucht)
Auslauf: 5 mm (d. h. 0 mm eingetaucht).
Das Ergebnis von drei Versuchen ist in Fig. 8 dargestellt. Das untersuchte Teil hatte im Versuch 1 eine Ausgangsskrümmung von 12 mm und durch Einsatz des Offsets ein Ergebnis von einer Endkrümmung von < 0,4 mm.
Dieses Teil wurde in Versuch 2 bei gleicher Zustellung im Einlauf und Auslauf wie bei Versuch 1 durch die gleiche Richtmaschine gerichtet, wobei ein Offset-Wert nicht eingestellt wurde. Erstaunlicherweise ist das Ergebnis schlechter als im Versuch 1 , nämlich < 0,8 mm. Dieses Teil wurde im Versuch 3 wieder bei gleicher Zustellung im Ein- und Auslauf wie in den vorherigen Versuchen in dieser Richtmaschine gerichtet, wobei das Ergebnis von Versuch 1 reproduziert wurde. Dies zeigt, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ein erheblich verbessertes Richtergebnis erzielbar ist.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich findet in Abhängigkeit von dem Wert 2t (Richtdreieck) eine Aufteilung in zwölf Teilflächen F1 bis F12 statt, wobei, bedingt durch die ganzzahlige Aufteilung der Gesamtfääche ein Anfangsrandbereich RA und ein Endrandbereich RE von jeweils 10 mm übrig bleibt.
Erfindungsgemäß sind die Abstände so zu wählen, dass immer eine ganzzahlige Anszahl n > 1 gleicher Teiiflächen der Seitenlängen ΔX innerhalb des Richtdreiecks mit der Länge 2t iiegt. Durch die so festgelegten Seitenlängen ΔX bleibt ein Reststück übrig, das entweder am Teilanfang und Teilende vermittelt wird, oder bei genügend kleinen Teiiflächen auch einseitig vernachlässigt werden kann. Die Größe der Teiiflächen sollte der Komplexität des zu richtenden Teils angepasst sein. Mit anderen Worten, bei sich stark verändernder Kontur bzw. Materialmenge (Ausnehmungen, Löcher) werden entssprechend kleine Seitenlängen ΔX ausgewählt werden, um die Änderungen der Wertte bs2 für die Berechnung der Offset-Werte ausreichend genau zu erfassen.
Bei theoretischen Dickengieichheit sind die Ergebnisse bs2 proportional zur zugehörigen Breite der Teälfläche. Bei praktischer Ermittlung durch Messung sind natürlich Abweichungen im Rahmen der Messgenauigkeit vorhanden.
Die Breiten b und die Dicken s sind insbesondere dann einfach angebbar, wenn das Richtteil mit CAD erfasst wurde. Zur Ermittlung der mittleren der weiteren Werte bs2M genügt dann meist ein kleines zusätzliches Hiifsprogramm.
Vorteilhafterweise besteht auch die Möglichkeit der Erfassung der Kontur des Teiles 1 1 durch Kamerabilder oder Laserabtastung im Zusammenhang mit der Dickenmessung des zu richtenden Teils 1 1 . Ein entsprechendes Rechenprogramm führt dann die Berechnung durch.
Die ermittelten, bzw. errechneten Kurven aus den Werten bs2M werden jetzt in Verbindung mit einem Rechenmodell zur Ermittlung der Einstellwerte benutzt, insbesondere kann aus dem Maximum der Werte bs2M auf die größte Richtkraft geschlossen werden.
Vorteilhafterweise kann das Rechenmodell neben der Berücksichtigung des Federungsverhaltens des oberen, beweglichen Walzenstuhls auch erweitert werden auf die Berücksichtigung des Federungsverhaltens des unbeweglichen
Maschinenständers. Weiterhin kann die Anzahl der mechanischen Richtwalzen wenn das Teil kürzer ais die Länge des gesamten Richtaggregates ist berücksichtigt werden und die Änderung des Federungsverhaltens bei Einlauf und Auslauf des Richtmaterials kann ebenfalls berücksichtigt werden.
Durch Erfassung der Position des zu richtenden Teiles kann der ermittelte Offset- Wert der entsprechenden Teiifläche F1 bis F12 bzw. dem darauf abgebildeten Richtdreieck zugeordnet werden und die Grundeinstellung des Richtwerts mit dem entsprechenden Offset-Wert vergrößert werden, was zu einem erheblich verbesserten Richtergebnis führt. Ggf. wird eine Kraftmessung vorgenommen, die zur Überprüfung der Richtkräfte dient und eine Überlast der Maschine verhindert.
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Richten von Teilen in einer Walzenrichtmaschine geschaffen, dass unter Verwendung der Blockzustellung der
Richtwalzen im Vergleich mit der Einzelverstellung von Richtwalzen wirtschaftlicher, einfacher und universeller ist. Da bewusst viele Wechselbiegungen erzeugt werden, ist die Restspannungsverteilung günstiger als bei Wenigwalzenmaschinen. Sind andererseits nur wenige Wechselbiegungen machbar, wie zum Beispiel bei hochfesten neuen Materialien, so kann die Richtwalze so eingestellt werden, dass ein Teil der Richtwalzen außer Eingriff ist.
Die Erfändung äst nicht auf die dargestellten Beispielsfälle begrenzt. Unter den Begriff "Teile" fallen auch sehr lange Teile mit einer speziellen Kontur bzw. Ausnehmungen und auch vom Coil abgewickelte Bänder, beispielsweise Löchbleche. Letztere erhalten durch geeignte Stanz- oder Schneideverfahren ihre Löcher nach dem Abwickeln vom Coil und werden erst anschließend gerichtet. Aufgrund der ggfls. starken Materialunterschiede über die Länge des Werkstücks eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders auch zum Richten dieser Werkstücke.

Claims

Patenansprüche
1. Verfahren zum Richten von Teilen (11 ) in einer Walzenrichtmaschine (1 ), die einen oberen und einen unteren Walzenstuhl aufweist und bei der die oberen und unteren Richtwalzen (7, 9) je in einem Richtwalzenblock (3, 5) angeordnet werden, und wenigstens einer der Richtwalzenblöcke (3) in seiner Position und Schräglage zur Einstellung des Richtspaltes veränderbar ist, wobei wenigstens eine Richtspalteinstelfeinrichtung an der Einlaufseite (15) und an der Auslaufseite (17) der Richtmaschine (1 ) angeordnet ist, und zur Einstellung des Richtspaltes eine Richtspaltregelung vorgesehen ist,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
a) Erfassen der Gesamtlänge (I) des zu richtenden Teiles (11 ), b) Unterteilen der Länge des zu richtenden Teiles in eine Anzahl n von gleichen Teilflächen mit Seitenlänge ΔX, deren Abstände so zu wählen sind, dass in jedem Richtdreieck der Länge 2t eine ganzzahlige Anzahl von Teilflächen mit Seitenlänge ΔX liegt, c) Erfassen der Dicke s des zu richtenden Teiles, d) Erfassen der Breite b in der Mitte der jeweiligen Teilfläche, e) Berechnen der Werte bs2 für jede Teilfläche, f) Ermitteln der Werte bs2M durch einfache Msttelwertbtldung über die Anzahl der in jedem Richtdreieck vorhandenen Werte bsz, g) Beziehen der Werte bszM auf den spezifischen Richtmaschinenwert der Richtmaschine und Multiplizieren dieser sich ergebenden Werte mit dem Wert der maximalen Durchbiegung (max X) des Walzenstuhls, der den einstellbaren Richtwaizenblock aufweist, und dem Verhältnis der Fließgrenze des Richtmaterials (σp) zu der maximalen Aus- legungsgröfie der Richtmaschine, woraus der Offset-Wert des optimalen Versatzes erhalten wird, h) Addieren während des Richtens des zu richtenden Teiles (11 ) des für jedes Richtdreieck ermittelten Offset-Wertes zu dem Grundeinstel- lungswert des Richtspaltes an der Einlaufseite (15) der Richtmaschine zum Nachfahren der Einsteileinrichtung des Richtspaltes in Abhängigkeit der sich im Richtspalt auf das zu richtende Teil (1 1 ) abgebildeten bewegenden Richtdreiecke.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass neben der
Berücksichtigung des Federungsverhaltens des Walzenstuhis, der den beweglichen Richtwalzenblock (3) aufweist auch das Federungsverhalten des Walzenstuhls bzw. Maschinenständers mit dem starren Richtwalzenblock (5) berücksichtigt wird.
3, Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass das zu richtende Tei! eine geringere Länge als die Richtwalzenblöcke aufweist, die verringerte Anzahl der bei einem solchen Teil beteiligten Richtwalzen berücksichtigt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Federungsverhaltens bei Einlauf und/oder Auslauf des Richtmatehals berücksichtigt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestalt des zu richtenden Teils mitteis einer optischen Kamera-Abtasteinrichtung oder einer Laserabtasteinrichtung erfaßt wird.
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