CN101674900A - 用以测量作用于运动的管件或运动的棒件的牵引力的方法和装置 - Google Patents

用以测量作用于运动的管件或运动的棒件的牵引力的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轧机的调节方法，该轧机用以轧制管件或棒件(6)，所述管件或棒件沿一个运动方向运动，此方法包括以下步骤：在第一测量装置(8)处，测定管件或棒件的表面沿所述运动方向运动的速度(第一测量值)，并且，在沿运动方向设置在第一测量装置后面的第二测量装置(9)处，测定管件或棒件的表面沿所述运动方向运动的速度(第二测量值)，以及，根据第一测量值与第二测量值的比较，求得用于一调节装置的输入端参数。

Description

用以测量作用于运动的管件或运动的棒件的牵引力的方法和装置
本发明涉及一种用以测量作用于管件或棒件的牵引力的方法和装置，所述管件或棒件沿一运动方向运动。本发明还涉及一种轧机的调节方法、一种用以轧制管件和棒件的轧制方法和轧制设备，其利用本发明提出的用以测量牵引力的所述方法和所述装置，并要求享有德国专利申请10 2007 019 856.8的优先权。
在多种应用情况中，都要使管件或棒件运动，并使之经受一牵引力作用。该牵引力通常甚至至少部分地本来就是用于管件或棒件的运动。当管件或棒件被制造时，也就是被轧制或拉制时，管件或棒件最好在牵引力同时作用下进行运动。
就上述各种应用情况而言，尤其在制造管件或棒件时，这里主要是在轧制管件或棒件时，感兴趣的是，对作用于管件或棒件的牵引力进行测量。本发明的目的就在于此。
上述目的通过各并列独立权利要求的主题得以实现。有利的设计描述于从属权利要求中。
本发明是出于这样的基本思想：牵引力(拉拔力)是从在两个测量装置之间管件或棒件的运动的速度差来求得的。其中，本发明利用了下述物理原理，即，速度差取决于那个引起以该速度差为基础的加速度的力(牵引力)。这里所说牵引力也包括一种“负的牵引力”，亦即也包括压力在内。其中，“牵引力”这一术语指的就是作用于被处理之制品的材料中的牵引力(张力)。
本发明提出的方法规定：在第一测量装置处，测定管件或棒件(下文中替代这两个物件只使用“管件”这一个术语)的表面沿所述运动方向的运动的速度。此外，依本发明提出的方法，还在沿运动方向设置在第一测量装置后面的第二测量装置处测定管件表面的运动速度。然后，通过将在第一测量装置处测定的第一测量值与在第二测量装置处测定的第二测量值进行比较，求得速度差，并在辅助利用数学模型或物理模型的情况下，从所述速度差求出牵引力。其中，根据一个优选实施形式，可以从一数据库中提取为求出牵引力所需的常数，例如材料特征值。本发明提出的方法能够实现对牵引力的简单测定，因为，例如可以采用光学测量方法来进行，从而能无接触地实施测定。
本发明的基本思想不仅可用于牵引力的测量方法，而且还可用于轧机的调节方法。对轧机而言，通常不需要求出作为绝对数值的牵引力。为了实现调节，只须为调节装置输入一个与牵引力相关的输入端参数。因此，除了牵引力的测量方法之外，还提出了一种调节方法。该方法与牵引力测量方法的不同之处在于：不求出牵引力的值，而是求得一个与牵引力有关的输入端参数。下面关于优选实施形式的说明既针对测量方法，也针对调节方法。
这样就可以达到特别良好的处理导向，从而能轧制出具有均匀壁厚的管件，避免所谓的“插头(Stecker)”现象，和避免产生所谓的“管裂(Rohrabrisse)”现象。
特别优选的是，将管件自由地在第一测量装置和第二测量装置之间加以导引。对此应理解为，在第一测量装置和第二测量装置之间没有设置任何对管件施加很大的力的装置。这样就可以确保：通过本发明的方法所测量的速度差只能归结到待测的牵引力上。当然，在本发明的范围内也可设定一些校正值，它们用以对在测量装置之间所实现的往管件中的力引入进行校正。而管件最好是自由地被引导。
第一测量值和第二测量值是通过第一测量装置和第二测量装置而测定的。其中，测量装置可以如此加以设计，使得它能直接测量出管件表面沿运动方向的运动。第一和第二测量值的求得当然也可以包含对第一和第二测量装置的测量结果的换算。例如，测量装置的测量结果可以是表面总运动的速度和表面总运动的方向，这个方向与所要考察的运动方向(例如沿纵轴线方向的运动)可能是不同的。通过矢量分解，便可以由表面总运动的速度和表面总运动的方向对于所要考察的运动方向的关系，求出管件表面沿着所要考察的运动方向的运动的速度。
按本发明提出的方法的一个优选实施形式，第一测量值和/或第二测量值是在光学测量方法的基础上测定的。其中，特别优选的是采用一种激光多普勒方法。这种激光多普勒方法特别良好地适用在轧制设备中，因为，即使那里存在苛刻的环境条件，该方法仍能提供良好的测量结果。
按本发明提出的方法的一个优选实施形式，利用第一测量装置和/或第二测量装置，另外还测定管件沿一第二运动方向的运动。特别优选的是，测定管件围绕着沿第一运动方向指向的轴线的旋转。对管件依第二运动方向的运动的这种测定，可以求出在该第二运动方向上的牵引力。
按本发明的一个优选实施形式，利用两个测量装置中的至少一个，交替地测定管件沿一个运动方向以及然后沿第二运动方向的运动。这种交替使用一个测量装置来测定管件沿第一运动方向和再沿第二运动方向的运动的办法，能够实现对该测量装置的有效利用。从而例如只需使用唯一一个测量装置就能达到下述目的，即，一方面提供用于求得沿管件第一运动方向的牵引力所需的测量值，另一方面测定管件围绕着沿第一运动方向指向的旋转轴线的旋转。
按本发明提出的一种用以轧制管件的轧制方法，采用一个第一轧机和一个在轧制方向上随其后的第二轧机，其中，通过第一轧机的轧辊的驱动装置和第二轧机的轧辊的驱动装置的相互配合，对管件施加一牵引力，该牵引力通过本发明的用以测量牵引力的方法进行测定。在本发明的轧制方法中，管件既可以处于第一轧机的轧辊的辊缝之中，也可以处于第二轧机的轧辊的辊缝之中。依第一轧机和第二轧机的轧辊驱动装置而定，可以对管件施加一种牵引力。例如，可以通过在第二轧机的辊缝中的较快速的轧制，而对管件施加一个牵引力。
按本发明提出的轧制方法的一个优选实施形式，第一轧机的轧辊的驱动装置和/或第二轧机的轧辊的驱动装置，根据所测量的牵引力加以控制或调节。
本发明提出了用以测量作用于沿一运动方向运动的管件的牵引力的装置，具有：一个第一测量装置，它可以测量管件的表面沿所述运动方向的运动；一个沿运动方向设置在第一测量装置后面的第二测量装置，它亦可测量管件的表面沿所述运动方向的运动。这样就提供了一种能简单制造出来的装置，该装置还可采用光学测量方法，从而可以实施无接触测量。
特别有利的是，管件自由地在第一测量装置和第二测量装置之间加以导引。
按一个优选实施形式，第一测量装置和/或第二测量装置借助光学测量方法来测定管件表面的运动。特别有利的是，第一测量装置和/或第二测量装置借助激光多普勒方法来测定管件表面的运动。
在本发明的用于轧制管件的轧制设备中，具有一个第一轧机和一个在轧制方向上继后安置的第二轧机，其中，通过第一轧机的轧辊的驱动装置和第二轧机的轧辊的驱动装置的配合，对管件施加一牵引力，为了测量该牵引力，而采用本发明提出的用以测量牵引力的装置。
按一个优选实施形式，本轧制设备有一个行星式斜轧机。对于优选的行星式斜轧机结构，可参看文献DE 195 10 715 C2，其关于行星式斜轧机的结构说明，将用作为本说明书的组成部分。行星式斜轧机最好配有三个或更多个行星式轧辊，特别是四个行星式轧辊。
按一个优选实施形式，轧制设备有一个控制装置或调节装置，用于第一轧机的轧辊的驱动装置和/或用于第二轧机的轧辊的驱动装置，该控制装置或调节装置有一个根据所测得的牵引力形成的参量作为输入端参数。
下面将参照仅仅绘示一个实施例的附图，对本发明作详细说明。附图表示：
图1本发明的轧制设备，配有一个行星式斜轧机和一个纵轧机，连同一个被轧制的轧件；
图2本发明的轧制设备的第二个实施形式。
图1中示出一轧制设备，包括一行星式斜轧机20和一纵轧机25。在行星式斜轧机20和纵轧机25之间配置了一个第一测量装置8，它可测量管件表面沿轧制方向的运动，还配置了一个沿轧制方向安置在第一测量装置8后面的第二测量装置9，该第二测量装置可测量管件表面沿运动方向的运动。两测量装置8、9都使用光学测量方法。
行星式斜轧机20包含多个行星式轧辊1，这些轧辊以其下部区段在轧件6上滚轧。其中，各行星式轧辊1相对于轧件6的纵轴线既在垂直平面中又在水平平面中倾斜。
行星式轧辊1以其下端可旋转地支承在一个转子2中，该转子的旋转轴线与轧件的纵轴线相一致。转子2经由一个传动齿轮箱由一主驱动装置的输出轴3加以驱动。转子2和支承在其中的行星式轧辊1实施一种围绕轧件6的旋转运动。
此外，在行星式轧辊1上有齿轮4，这些齿轮与一太阳轮5相啮合。通过与太阳轮5的这种啮合，行星式轧辊1由于转子2的旋转而被强制进行一种围绕自身轴线的旋转。
太阳轮5经由一个传动齿轮箱由一个叠加驱动装置(辅助驱动装置)的输出轴7加以驱动。太阳轮的该旋转运动导致各行星式轧辊1的一种叠加的旋转，该叠加的旋转乃是由两个旋转运动之和造成的。
通过行星式轧辊1和转子2的旋转的这种叠加，不需要轧件6的旋转运动，便能实现轧制。对此所需的转子2转速与行星式轧辊1转速之间的比例，在轧制持续进行过程中，由于变化的参数之故而有所改变，所述参数例如包括轧件材料的材质的局部变化、温度波动、轧屑聚集或表面摩擦值的变化。在斜轧机出口处所设的测量装置8是如此设计的，使得它可以交替地测量管件在轧制方向上的运动和管件围绕其纵轴线的旋转。因此，测量装置8就能测出轧件6的可能由于参数变化而引起的转动运动，并传到一计算机上，该计算机对行星式斜轧机20的驱动装置加以调节，以避免产生管件的转动。
第一测量装置8和第二测量装置9在其相应的测量点处测定管件表面沿轧制方向的运动速度。由如此测得的第一测量值(第一测量装置8)和第二测量值(第二测量装置9)求出一速度差。然后便可以在考虑存储于数据库中的常数特别是材料特征值的情况下，由该速度差求得作用于管件上的牵引力。
图2中所示实施形式与图1中所示实施形式的区别在于：第一测量装置8和第二测量装置9彼此具有更大的间距。优选的是，第一测量装置8尽可能靠近行星式斜轧机20地安置，而第二测量装置9则尽可能靠近纵轧机25地安置。此外，在图2中所示的实施形式还示出了一个芯棒100，其长度大于行星式斜轧机20与纵轧机25之间的距离。在芯棒上，轧件6在行星式斜轧机20中以及在纵轧机25中都受到轧制。

Claims (14)

1.用以测量作用于管件或棒件的牵引力的方法，所述管件或棒件沿一个运动方向运动，此方法包括以下步骤：
·在第一测量装置处，测定管件或棒件的表面沿所述运动方向运动的速度(第一测量值)，并且
·在沿运动方向设置在所述第一测量装置后面的第二测量装置处，测定管件或棒件的表面沿所述运动方向运动的速度(第二测量值)，以及
·通过第一测量值与第二测量值的比较，求得速度差，
·从速度差求得作用于管件或棒件的材料中的牵引力。
2.轧机的调节方法，所述轧机用以轧制管件或棒件，所述管件或棒件沿一个运动方向运动，此方法包括以下步骤：
·在第一测量装置处，测定管件或棒件的表面沿所述运动方向运动的速度(第一测量值)，并且
·在沿运动方向设置在所述第一测量装置后面的第二测量装置处，测定管件或棒件的表面沿所述运动方向运动的速度(第二测量值)，以及
·根据第一测量值与第二测量值的比较，求得用于一调节装置的输入端参数。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于：第一和/或第二测量值是根据光学测量方法测定的。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于：第一和/或第二测量值是根据激光多普勒测量方法测定的。
5.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于：利用第一和/或第二测量装置，另外还测定管件或棒件沿一第二运动方向的运动。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于：利用两个测量装置中的至少一个测量装置，交替地测定管件或棒件沿所述一个运动方向以及然后沿所述第二运动方向的运动。
7.用以轧制管件或棒件的轧制方法，采用一个第一轧机和一个在轧制方向上继后的第二轧机，其中，通过第一轧机的轧辊的驱动装置和第二轧机的轧辊的驱动装置的配合，对管件或棒件施加一牵引力，其特征在于：所述牵引力通过按权利要求1或3至6中任一项所述的方法进行测量。
8.用以轧制管件或棒件的轧制方法，采用一个第一轧机和一个在轧制方向上继后的第二轧机，其中，通过第一轧机的轧辊的驱动装置和第二轧机的轧辊的驱动装置的配合，对管件或棒件施加一牵引力，其特征在于：第一轧机的驱动装置和/或第二轧机的驱动装置利用按权利要求2至6中任一项所述的调节方法进行调节。
9.用以测量作用于管件(6)或棒件的牵引力的装置，所述管件或棒件沿一个运动方向运动，此装置具有一个第一测量装置(8)，该第一测量装置可以测定管件(6)或棒件的表面沿所述运动方向的运动；还具有一个沿运动方向设置在所述第一测量装置(8)后面的第二测量装置(9)，该第二测量装置可以测定管件(6)或棒件的表面沿所述运动方向的运动。
10.按权利要求9所述的装置，其特征在于：第一和/或第二测量装置(8，9)借助光学测量方法来测定管件(6)或棒件的表面的运动。
11.按权利要求10所述的装置，其特征在于：第一和/或第二测量装置(8，9)借助激光多普勒方法来测定管件(6)或棒件的表面的运动。
12.用以轧制管件(6)或棒件的轧制设备，具有一个第一轧机(20)和一个在轧制方向上继后的第二轧机(25)，其中，通过第一轧机(20)的轧辊的驱动装置和第二轧机(25)的轧辊的驱动装置的配合，对管件(6)或棒件施加一牵引力，其特征在于：设有按权利要求9至11中任一项所述的用以测量牵引力的装置。
13.按权利要求12所述的轧制设备，其特征在于：设置行星式斜轧机(20)。
14.按权利要求12或13所述的轧制设备，其特征在于：设置用于第一轧机(20)的轧辊的驱动装置和第二轧机(25)的轧辊的驱动装置的控制装置或调节装置，该控制装置或调节装置有一个根据所测得的牵引力形成的参量作为输入端参数。
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