EP1781429A1 - Verfahren zum richten eines metallbandes und richtmaschine - Google Patents

Verfahren zum richten eines metallbandes und richtmaschine

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EP1781429A1
EP1781429A1 EP05777248A EP05777248A EP1781429A1 EP 1781429 A1 EP1781429 A1 EP 1781429A1 EP 05777248 A EP05777248 A EP 05777248A EP 05777248 A EP05777248 A EP 05777248A EP 1781429 A1 EP1781429 A1 EP 1781429A1
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EP
European Patent Office
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straightening
metal strip
rollers
straightening machine
machine
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EP05777248A
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EP1781429B1 (de
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Hans Georg Hartung
Andreas Gramer
Ralf-Hartmut Sohl
Peter De Kock
Bodo Falkenhahn
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling
    • B21D1/02—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling by rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D1/00—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for straightening a metal strip, which is conveyed in ei ⁇ ne conveying direction by a straightener and thereby directed, wherein in the straightening machine, the metal strip by a number of straightening rolls in the direction normal to the surface of the metal strip with a straightening be ⁇ alsschlagt , Furthermore, the invention relates to a straightening machine.
  • the quality of the band treatment and that of the band as such is dependent on how well it succeeds in planning the initially rolled up band into a plan, ie. H. to bring flat state.
  • Straightening machines are known for this purpose, which bring the initially unevenly incoming strip into a flat strip state by subjecting the strip to a number of straightening rolls.
  • EP 1 275 446 A2 discloses a method for eliminating transverse curvatures of a metal strip in a strip processing line with a strip processing device to be passed through from the metal strip.
  • the transverse curvature is detected in a band process line area and eliminated by means of a correction roller which can be set in its immersion depth.
  • the elimination of the transverse curvature takes place in a belt process line region immediately before the belt treatment device.
  • DE 102 30 449 A1 discloses a method for determining a position control variable of a straightening roller for correcting flatness deviations of a metal band in a straightening machine.
  • the method described provides that actual coefficients of a shape function suitable for displaying the strip shape are first determined from recorded values of the flatness deviations of the strip. Then, target coefficients are determined from these actual coefficients. Finally, the target coefficients are converted into position control variables for the straightening roller.
  • DE 38 40 016 A1 discloses a method for straightening metal strips, wherein the straightening forces are measured at least on one of the straightening rollers of a roller straightening machine and the straightening roller positions are adjusted as a function of the measured values. It is envisaged here that each straightening force acting perpendicular to the axes of rotation of the straightening rollers or the roller bearings or to the frame of the straightening machine is measured individually and that the straightening rollers are adjusted automatically in the region of the occurring varying pressure forces as a function of these measured values.
  • DE 33 08 616 C2 is based on a method for straightening metal strips, in which the metal strip between the top and bottom offset each other Straightening rolls promoted and thereby bent several alternately with decreasing degree of deformation, the straightening rolls according to the Blech ⁇ cross-section and the Blechnetnfestmaschine in terms of a given Ver ⁇ gradation gradation against each other are adjustable.
  • a hitherto unobserved problem is that although the material properties of the metal strip to be straightened are taken into account, it is sometimes impossible to achieve a satisfactory straightening result due to variations in the thickness of the strip. Straightening is problematic, especially in the case of non-rolled-out strip ends, since the beginning of the strip or the strip end has a large fluctuation in the strip thickness. In some cases, there are wedge-shaped or even step-shaped thickness profiles over the longitudinal axis of the metal strip, so that a reproducible leveling process can only be achieved with great difficulty.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and a straightening machine of the type mentioned, in which or with which it is possible in a simple manner to overcome the above disadvantage, d. H. ensure a high-quality directional result even in the case of large variations in the thickness of the metal strip along its longitudinal axis.
  • the solution of this problem by the invention according to the method is characterized in that before the entry of the metal strip in the straightening machine, the thickness of the metal strip is determined and the employment of straightening rolls in Direction normal to the surface of the metal strip as a function of er ⁇ average thickness.
  • the thickness measurement can be carried out in a simple manner, it is advantageously carried out at a sufficient distance in front of the leveling rolls. Therefore, a development provides that the employment of the straightening rollers is time-controlled taking into account the distance of the measurement of the thickness before the straightening rollers and the conveying speed of the metal strip in the conveying direction. About the distance of the measurement before the rollers and the conveying speed so a dead time is determined, which is be ⁇ taken into account in the regulation of the employment of the rollers.
  • the determination of the curvature and of the deviation takes place by means of a travel measurement, which is made on the outlet side of the metal strip.
  • the determination of the bulging tendency and the deviation can also be effected by a force measurement.
  • the force measurement takes place with advantage by means of a straightening roller arranged on the outlet side.
  • An alternative solution provides that the force is measured by one or more to the straightening rollers separate touch rollers.
  • a further improvement of the method according to the invention can be achieved by measuring the size of the straightening force applied by the straightening rolls during the straightening process in the straightening machine and the setting of the straightening rolls in the direction normal to the surface of the metal strip - also - in dependence the measured straightening force takes place. It is thus possible to achieve a comparison of the material-dependent desired-actual force.
  • the proposed straightening machine for straightening the metal strip which is conveyed in a conveying direction by the straightening machine and thereby directed, has a number of straightening rollers which can be acted upon in the direction normal to the surface of the metal strip with a straightening force, wherein er ⁇ inventive means for measuring the thickness of the metal strip are provided, which are arranged on or in the conveying direction before the inlet of the metal strip in the leveler.
  • the conveying direction can be reversed if necessary. This can be useful if the straightened band behind the straightening machine does not meet the desired flatness requirements.
  • the adjustment values between the inlet side of the straightening machine and the outlet side of the straightening machine are mirrored in such a way that the adjustment values correspond to the conveying direction in the reverse conveying direction.
  • the beginning of the strip can be directed a second time in the reverse direction of conveyance so that it comes to rest with an optimized straightening result on the inlet side of the straightening machine.
  • a third time directed in the forward direction again or the beginning of the tape can be continued by the open machine.
  • Positionally controlled adjusting elements are preferably provided which are suitable for setting the straightening rolls in the direction normal to the surface of the metal strip. It is provided with particular advantage that the position-controlled adjusting elements are designed as hydraulic piston-cylinder systems. Finally, means for measuring the bulging tendency and the deviation of the directed metal strip from the ideal line in the direction normal to the O- ber Diagram of the metal strip may be provided, which are arranged on or in the conveying direction behind the outlet of the metal strip from the leveler. These means can be formed by one or two (above, below) to the straightening rollers separate touch rollers.
  • the invention makes it possible to achieve a very good straightening result, even with greatly varying thickness of the metal strip to be straightened, which overall improves the quality of the metal strip produced or simplifies the manufacture of the strip and makes it more reliable.
  • Fig. 1a and Fig. 1b schematically shows the side view of an end portion of a
  • FIG. 2 shows schematically a straightening machine for straightening a metal band
  • FIG. 3 shows a view similar to FIG. 2, showing the most important controlled variables
  • FIGS. 1a and 1b show side views of a metal strip 1 which is to be subjected to a straightening process. Shown is the area of the beginning of a tape Vietnameseausalzten band. It is typical that the thickness d of the metal strip 1 over the longitudinal axis of the strip, which corresponds to the conveying direction R, is not constant. In Fig. 1a, the case can be seen that the metal band 1 is wedge-shaped. FIG. 1 b shows the case of a stepped thickness of the band 1.
  • the metal strip 1 is conveyed in the directional machine 2 at a constant speed v in the conveying direction R.
  • the straightening machine 2 is designed as a Rollenricht ⁇ machine and has a number of straightening rollers 3.
  • the four lower and three upper straightening rollers 3 are arranged on a support 15 and 16, respectively. Both carriers can be moved relative to each other in the direction N normal to the surface of the metal strip 1.
  • the lower carrier 16 is arranged fixed in place, while the upper carrier 15 can be moved in the direction N by means of a position-controlled adjusting element 8 in the form of a hydraulic piston-cylinder system.
  • the adjusting movement of the straightening rollers 3 is designated by a.
  • the force designated F acts between the rollers, causing a deformation of the metal strip 1, so that after leaving the leveler 2, the metal strip 1 has a high degree of planeness.
  • the metal strip 1 behind the outlet 4 of the straightening machine 2 takes the form shown by solid lines (Idealli ⁇ never). However, in general and without further measures, it is to be expected that the metal strip 1 has a bulging tendency which is expressed in a deviation x from the ideal line-either upwards or downwards-as indicated by the dashed lines Lines is indicated.
  • the procedure is as follows: In the conveying direction R upstream of the inlet 7 of the straightening machine 2, a means 6 for measuring the thickness d of the metal strip is arranged in the form of a suitable sensor known per se. The distance - measured in the conveying direction R - between the sensor 6 and the center of the straightening rollers is denoted by b.
  • the sensor 6 measures the thickness d of the metal strip 1 and forwards the measured value to a control device 9.
  • the position a of the upper to the lower straightening rollers 3 by the adjusting element 8 takes place in dependence on the ge measured thickness d.
  • the dead time is taken into account, which passes until the metal strip 1 has moved from the place of measurement to the location of the straightening rollers 3. The dead time can be easily determined with knowledge of the distance b and the conveying speed v.
  • a sensing roller 5 is arranged, which detects the deviation of the metal strip 1 from the ideal position.
  • the measured deviation value is likewise routed to the controller 9, which corrects the position a correspondingly by means of its internally stored algorithms or curve profiles.
  • this measurement can be done with the last in the conveying direction R straightening roller 3 '.
  • the control device 9 receives the measured thickness d of the metal strip 1 from the sensor 6 as an input parameter. In addition, it is also fed the straightening force F, which is determined by a force or pressure cell 10. As a further input variable receives the control device 9 at the outlet. 4 the straightening machine 2 measured deviation x of the metal strip 1 from the ideal line, measured in the direction N normal to the surface of the metal strip 1. It is further indicated that the control device 9 has available belt data D, which are stored in a database 17.
  • the force or pressure cell 10 detects the pressure p acting in the hydraulic control elements 8, which can be converted into the straightening force via a converter 14.
  • the database 17 are stored band data D, d. H.
  • An optimal reference value for the straightening force can be compared from the database 17 with the measured value, which takes place at the subtractor 18.
  • the difference signal is processed and then fed via a limiter 12 to another subtractor 19.
  • the power controller 11 may be designed to achieve ver ⁇ different operating conditions and switched off, z. B. by ei ⁇ nen the force controller 11 associated switch.
  • the difference signal is fed to the controller 13, which outputs a control value for the position a to the adjusting elements 8.
  • both sets of curves as well as tables are stored here, which indicate, among other things, the optimum yield strength St for the straightening process of the material of the metal strip 1 to be processed.
  • families of curves which define the present yield strength St for given strip thicknesses d.
  • the hot strip yield strength can be determined from material for the cold rolling process and the cold strip yield strength begur ⁇ be considered.
  • the actual value of the thickness d of the metal strip 1 is provided by the sensor 6.
  • the time can be determined until the metal strip 1 of Place the thickness measurement to the location of the straightening rollers 3 has arrived. This is indicated in Fig. 5 by the deadtime Tj as a function of the speed v.
  • the optimum yield strength is determined in the area of the database bank 17 shown on the left and transmitted to the area of the database 17 shown on the right. Based on stored data or stored algorithms, the required position a and straightening force F relative to the width B of the metal strip 1 (transversely to the conveying direction R) can be determined as a function of the thickness d.
  • the target value for the employment a comes from the database 17 and passes through a controller 24 equally to the subtraction point 23. There also enters the measured value for the current employment a. The difference of the signal is fed to the (main) controller 13, which ejects the control value for the position a and sends it to the control elements 8.
  • a result-oriented control method is used insofar as also the outlet-side deviation from the ideal position is detected. From the measurement of the deviation or the pressurization of the force or pressure cell 10, a conclusion can be drawn as to how the readjustment must take place in order to adjust an optimal straightening result. Thus, a largely arc-free outlet of the metal strip 1 is achieved from the leveler 2. Furthermore, the contact pressure is detected in the hydraulic cylinders. This pressure allows conclusions on the material property, especially if the strip thickness is known. These data can also be evaluated for position control and integrated into the control loop.
  • the adjustment values and their courses are collected in the database 17 and can thus be used to preset the straightening machine 2 when straightening another metal strip 1 or when starting a new installation as start values.
  • any other sensors can be used, for.

Landscapes

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  • Attitude Control For Articles On Conveyors (AREA)
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  • Wire Processing (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

Verfahren zum Richten eines Metallbandes und Richtmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Richten eines Metallbandes, das in ei¬ ne Förderrichtung durch eine Richtmaschine gefördert und dabei gerichtet wird, wobei in der Richtmaschine das Metallband durch eine Anzahl Richtwalzen in Richtung normal auf die Oberfläche des Metallbandes mit einer Richtkraft be¬ aufschlagt wird. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Richtmaschine.
In Anlagen zur Herstellung und zur Behandlung von Stahlbändern werden diese zur weiteren Verarbeitung bzw. Behandlung in der Regel in Coils an die Anlage geliefert, dann in einem Einlaufteil aufgenommen und abgerollt und auf diese Weise zur Behandlung in die Anlage gefädelt. Von den Abwickelhaspeln wird das Metallband in die Anlage gefördert. Hierzu müssen die gekrümmten Band¬ anfänge gerichtet werden, um ein Einfädeln des Bandes in den Einlaufteil der Anlage zu ermöglichen und um gegebenenfalls einen störungsfreien Abtrans¬ port der Schrottstücke am Anfang des Bandes möglich zu machen.
Die Qualität der Bandbehandlung und diejenige des Bandes als solches ist da¬ bei davon abhängig, wie gut es gelingt, das zunächst aufgerollte Band in einen planen, d. h. ebenen Zustand zu bringen. Hierfür sind Richtmaschinen bekannt, die das zunächst noch uneben einlaufende Band durch Beaufschlagung des Bandes mit einer Anzahl von Richtwalzen in einen planen Bandzustand brin¬ gen.
Es ist daher erforderlich, durch eine geeignete Vorgehensweise beim Richten sicherzustellen, dass ein möglichst hoher Planheitsgrad nach dem Richtprozess vorliegt. In der als Rollenrichtmaschine ausgebildeten Richtmaschine werden meist drei bis sieben Rollen bzw. Walzen eingesetzt. Zur Anpassung an die Banddicke sind die oberen Richtwalzen normal zur Oberfläche des Metallban¬ des verstell- bzw. einstellbar. Hierfür werden elektrische Stellantriebe oder me¬ chanische Spindelhubsysteme, gelegentlich auch Exzenter, eingesetzt.
Die EP 1 275 446 A2 offenbart hierzu ein Verfahren zum Beseitigen von Quer¬ krümmungen eines Metallbandes in einer Bandprozesslinie mit einer vom Me¬ tallband zu durchlaufenden Bandbehandlungseinrichtung. Dabei wird die Quer¬ krümmung in einem Bandprozesslinienbereich erfasst und mittels einer in ihrer Eintauchtiefe einstellbaren Korrekturrolle eliminiert. Das Eliminieren der Quer¬ krümmung erfolgt in einem Bandprozesslinienbereich unmittelbar vor der Band¬ behandlungseinrichtung.
Aus der DE 102 30 449 A1 ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Positionssteu¬ ergröße einer Richtrolle zur Korrektur von Planheitsabweichungen eines Metall¬ bandes in einer Richtmaschine bekannt. Das beschriebene Verfahren sieht vor, dass zunächst Ist-Koeffizienten einer zur Darstellung der Bandform geeigneten Formfunktion aus erfassten Werten der Planheitsabweichungen des Bandes ermittelt werden. Dann werden Ziel-Koeffizienten aus diesen Ist-Koeffizienten ermittelt. Schließlich werden die Ziel-Koeffizienten in Positionssteuergrößen für die Richtrolle umgesetzt.
Die DE 38 40 016 A1 offenbart ein Verfahren zum Richten von Metallbändern, wobei die Richtkräfte wenigstens an einer der Richtrollen einer Rollenrichtma¬ schine gemessen und in Abhängigkeit der Messwerte die Richtrollenpositionen verstellt werden. Vorgesehen ist hier, dass jede senkrecht auf die Drehachsen der Richtrollen bzw. der Rollenlager bzw. auf den Rahmen der Richtmaschine wirkende Richtkraft für sich gemessen wird und dass in Abhängigkeit dieser Messwerte die Richtrollen im Bereich der auftretenden variierenden Druckkräfte automatisch nachgestellt werden.
Die DE 33 08 616 C2 stellt auf ein Verfahren zum Richten von Metallbändern ab, bei dem das Metallband zwischen obere und untere zueinander versetzte Richtwalzen gefördert und dabei mit abnehmendem Verformungsgrad mehrfach wechselseitig gebogen wird, wobei die Richtwalzen entsprechend dem Blech¬ querschnitt sowie der Blechnennfestigkeit im Sinne einer vorgegebenen Ver¬ formungsgradabstufung gegeneinander anstellbar sind. Vorgesehen ist insbe¬ sondere, dass während des Richtens die Richtkraft an den Richtwalzen gemes¬ sen, aus der Richtkraft sowie dem Blechquerschnitt die jeweilige Blechfestigkeit ermittelt und das Anstellen der Richtwalzen entsprechend der jeweiligen Blech¬ festigkeit fortlaufend korrigiert wird.
Weitere spezielle konstruktive Lösungen von Richtmaschinen für Metallbänder bzw. Verfahrensweise für deren Betrieb gehen aus der EP 0 765 196 B1 , der EP 0 182 062 B1 , der WO 02/076649 A1 , der DE 34 14 486 C2, der DE 42 16 686 A1 , der EP 0 035 009 B1 und der JP 111 92 510 hervor.
Ein bisher nicht bedachtes Problem besteht darin, dass zwar die Materialeigen¬ schaften des zu richtenden Metallbandes berücksichtigt werden, allerdings auf¬ grund von Dickenschwankungen des Bandes mitunter kein befriedigendes Richtergebnis erzielt wird. Speziell bei nicht ausgewalzten Bandenden ist das Richten problematisch, da der Bandanfang bzw. das Bandende eine starke Schwankung in der Banddicke aufweist. Teilweise liegen keilförmige oder gar stufenförmige Dickenverläufe über der Längsachse des Metallbandes vor, so dass ein reproduzierbarer Richtvorgang nur höchst schwierig zu erreichen ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Richtmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. mit der es in einfacher Weise möglich wird, den vorstehenden Nachteil zu überwinden, d. h. ein hochwertiges Richtergebnis auch im Falle großer Schwankungen der Dicke des Metallbandes entlang seiner Längsachse sicherzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Eintritt des Metallbandes in die Richtmaschine die Dicke des Metallbandes ermittelt wird und die Anstellung der Richtwalzen in Richtung normal auf die Oberfläche des Metallbandes in Abhängigkeit der er¬ mittelten Dicke erfolgt.
Damit die Dickenmessung in einfacher Weise erfolgen kann, wird sie mit Vorteil in einem hinreichenden Abstand vor den Richtwalzen durchgeführt. Daher sieht eine Weiterbildung vor, dass die Anstellung der Richtwalzen zeitgeregelt unter Berücksichtigung des Abstandes der Messung der Dicke vor den Richtwalzen und der Fördergeschwindigkeit des Metallbandes in Förderrichtung erfolgt. Über den Abstand der Messung vor den Walzen und die Fördergeschwindigkeit wird also eine Totzeit ermittelt, die bei der Regelung der Anstellung der Walzen be¬ rücksichtigt wird.
Damit eine hohe Endqualität des Bandes hinsichtlich seines Planheitsgrades sichergestellt wird, sieht eine weitere Fortbildung vor, dass an der Auslaufseite der Richtmaschine eine Messung erfolgt, mit der die Wölbtendenz und die Ab¬ weichung des gerichteten Metallbandes von der Ideallinie, d. h. der idealen Mit¬ tenebene, in Richtung normal auf die Oberfläche des Metallbandes ermittelt wird, und dass die Anstellung der Richtwalzen in Richtung normal auf die Ober¬ fläche des Metallbandes in Abhängigkeit der Wölbtendenz und der Abweichung so erfolgt, dass das Metallband nach dem Richtvorgang möglichst eben ist.
Dabei kann insbesondere vorgesehen werden, dass die Ermittlung der Wölb¬ tendenz und der Abweichung durch eine Wegmessung erfolgt, die auslaufseitig am Metallband vorgenommen wird.
Alternativ oder additiv kann die Ermittlung der Wölbtendenz und der Abwei¬ chung auch durch eine Kraftmessung erfolgen. In diesem Falle erfolgt mit Vor¬ teil die Kraftmessung durch eine auslaufseitig angeordnete Richtwalze. Eine hierzu alternative Lösung sieht vor, dass die Kraftmessung durch eine oder mehrere zu den Richtwalzen separate Tastrollen erfolgt. Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich da¬ durch erreichen, dass während des Richtvorgangs in der Richtmaschine die Größe der von den Richtwalzen aufgebrachten Richtkraft gemessen wird und die Anstellung der Richtwalzen in Richtung normal auf die Oberfläche des Me¬ tallbandes - auch - in Abhängigkeit der gemessenen Richtkraft erfolgt. Es lässt sich somit ein Vergleich der materialabhängigen Soll-Ist-Kraft erreichen.
Die vorgeschlagene Richtmaschine zum Richten des Metallbandes, das in eine Förderrichtung durch die Richtmaschine gefördert und dabei gerichtet wird, weist eine Anzahl Richtwalzen auf, die in Richtung normal auf die Oberfläche des Metallbandes mit einer Richtkraft beaufschlagt werden können, wobei er¬ findungsgemäß Mittel zum Messen der Dicke des Metallbandes vorgesehen sind, die am oder in Förderrichtung vor dem Einlauf des Metallbandes in die Richtmaschine angeordnet sind.
Die Förderrichtung kann im Bedarfsfall umgekehrt werden. Dies kann sinnvoll sein, wenn das gerichtete Band hinter der Richtmaschine nicht die gewünsch¬ ten Ebenheitsanforderungen erfüllt. Hierfür werden die Anstellwerte zwischen Einlaufseite der Richtmaschine und Auslaufseite der Richtmaschine so gespie¬ gelt., dass in der umgekehrten Förderrichtung die Anstellwerte der Förderrich¬ tung entsprechen. Hierdurch kann der Bandanfang ein zweites Mal in umge¬ kehrter Förderrichtung so gerichtet werden, dass er mit einem optimierten Richtergebnis an der Einlaufseite der Richtmaschine zum Liegen kommt. Wahlweise kann dann erneut in Vorwärtsrichtung ein drittes Mal gerichtet wer¬ den oder der Bandanfang kann durch die geöffnete Maschine weitergefahren werden.
Bevorzugt sind positionsgeregelte Stellelemente vorgesehen, die zum Anstellen der Richtwalzen in Richtung normal auf die Oberfläche des Metallbandes ge¬ eignet sind. Dabei ist mit besonderem Vorteil vorgesehen, dass die positionsge¬ regelten Stellelemente als hydraulische Kolben-Zylinder-Systeme ausgebildet sind. Schließlich können Mittel zur Messung der Wölbtendenz und der Abweichung des gerichteten Metallbandes von der Ideallinie in Richtung normal auf die O- berfläche des Metallbandes vorgesehen sein, die am oder in Förderrichtung hinter dem Auslauf des Metallbandes aus der Richtmaschine angeordnet sind. Diese Mittel können durch eine oder zwei (oben, unten) zu den Richtwalzen separate Tastrollen gebildet werden.
Durch die Erfindung wird es möglich, auch bei stark schwankender Dicke des zu richtenden Metallbandes ein sehr gutes Richtergebnis zu erreichen, was ins¬ gesamt die Qualität des produzierten Metallbandes verbessert bzw. die Herstel¬ lung des Bandes vereinfacht und prozesssicherer macht.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1a und Fig. 1b schematisch die Seitenansicht eines Endbereichs eines
Metallbandes;
Fig. 2 schematisch eine Richtmaschine zum Richten eines Me¬ tallbandes;
Fig. 3 eine zu Fig. 2 ähnliche Ansicht mit Darstellung der wich¬ tigsten Regelgrößen;
Fig. 4 einen Teil des Regelkreises zur Durchführung des Richt¬ prozesses; und
Fig. 5 eine detailliertere Darstellung des Regelkreises zur Durch¬ führung des Richtprozesses. In den Figuren 1a und 1 b sind Seitenansichten eines Metallbandes 1 zu sehen, das einem Richtprozess unterzogen werden soll. Dargestellt ist der Bereich des Bandanfangs eines nicht ausgewalzten Bandes. Typisch ist, dass die Dicke d des Metallbandes 1 über der Längsachse des Bandes, die der Förderrichtung R entspricht, nicht konstant ist. In Fig. 1a ist der Fall zu sehen, dass das Metall¬ band 1 keilförmig verläuft. Fig. 1 b zeigt den Fall einer stufenförmig verlaufenden Dicke des Bands 1.
Das Richten eines solchen Metallbandes ist außerordentlich schwierig und effi¬ zient erst mit der Richtmaschine 2 möglich, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist.
Das Metallband 1 wird in Förderrichtung R mit einer konstanten Geschwindig¬ keit v in die Richtmaschine 2 gefördert. Die Richtmaschine 2 ist als Rollenricht¬ maschine ausgebildet und weist eine Anzahl Richtwalzen 3 auf. Die vier unte¬ ren und die drei oberen Richtwalzen 3 sind auf je einem Träger 15 und 16 an¬ geordnet. Beide Träger können relativ zueinander in die Richtung N normal zur Oberfläche des Metallbandes 1 bewegt werden. Der untere Träger 16 ist orts¬ fest angeordnet, während der obere Träger 15 über ein positionsgeregeltes Stellelement 8 in Form eines hydraulischen Kolben-Zylinder-Systems in Rich¬ tung N bewegt werden kann. Die Anstellbewegung der Richtwalzen 3 ist mit a bezeichnet. Beim Anstellen der Richtwalzen 3 wirkt zwischen den Walzen die mit F bezeichnete Kraft, die eine Verformung des Metallbandes 1 bewirkt, so dass nach dem Verlassen der Richtmaschine 2 das Metallband 1 einen hohen Planheitsgrad aufweist.
Angestrebt wird dabei, dass das Metallband 1 hinter dem Auslauf 4 der Richt¬ maschine 2 die mit durchgezogenen Linien dargestellte Form einnimmt (Idealli¬ nie). Indessen ist im allgemeinen und ohne weitergehende Maßnahmen zu er¬ warten, dass das Metallband 1 eine Wölbtendenz aufweist, die in einer Abwei¬ chung x von der Ideallinie - und zwar entweder nach oben oder nach unten - zum Ausdruck kommt, wie es durch die gestrichelten Linien angedeutet ist. Um dies zu verhindern, wird wie folgt vorgegangen: In Förderrichtung R vor dem Einlauf 7 der Richtmaschine 2 ist ein Mittel 6 zum Messen der Dicke d des Metallbandes in Form eines geeigneten und an sich bekannten Sensors ange¬ ordnet. Der Abstand - in Förderrichtung R gemessen - zwischen dem Sensor 6 und der Mitte der Richtwalzen ist mit b bezeichnet.
Der Sensor 6 misst die Dicke d des Metallbandes 1 und leitet den gemessenen Wert an eine Regeleinrichtung 9 weiter. Die Anstellung a der oberen zu den unteren Richtwalzen 3 durch das Stellelement 8 erfolgt in Abhängigkeit der ge¬ messenen Dicke d. Dabei wird die Totzeit berücksichtigt, die vergeht, bis das Metallband 1 vom Ort der Messung bis zum Ort der Richtwalzen 3 gewandert ist. Die Totzeit ist mit Bekanntsein des Abstands b und der Fördergeschwindig¬ keit v leicht bestimmbar.
Um den richtigen Betrag für die Anstellung a zu finden, ist in der Regelung 9 hierfür ein entsprechender Algorithmus hinterlegt, oder es wird anhand gespei¬ cherter Kurvenverläufe auf den richtigen und geeigneten Wert der Streckgrenze und somit auch der Anstellung a geschlossen, der über das Stellelement 8 ein¬ gestellt wird.
Am Auslauf 4 der Richtmaschine ist eine Tastrolle 5 angeordnet, die die Abwei¬ chung x des Metallbandes 1 von der Ideallage erfasst. Der gemessene Abwei¬ chungswert wird gleichermaßen zur Steuerung 9 geleitet, die durch ihre intern abgespeicherten Algorithmen oder Kurvenverläufe die Anstellung a entspre¬ chend korrigiert. Anstelle einer separaten Tastrolle 5 kann diese Messung auch mit der in Förderrichtung R letzten Richtwalze 3' erfolgen.
In Fig. 3 ist das grobe Regelkonzept für die geregelte Zustellung a der Richt¬ walzen 3 zu sehen. Die Regeleinrichtung 9 erhält die gemessene Dicke d des Metallbands 1 vom Sensor 6 als Eingangsparameter. Daneben wird ihr auch die Richtkraft F zugeleitet, die über eine Kraft- bzw. Druckmessdose 10 ermittelt wird. Als weitere Eingangsgröße erhält die Regeleinrichtung 9 die am Auslauf 4 der Richtmaschine 2 gemessene Abweichung x des Metallbandes 1 von der Ideallinie, in Richtung N normal zur Oberfläche des Metallbandes 1 gemessen. Angedeutet ist weiterhin, dass der Regeleinrichtung 9 Banddaten D zur Verfü¬ gung stehen, die in einer Datenbank 17 hinterlegt sind.
In der Regeleinrichtung 9 ist ein Algorithmus oder eine Tabelle hinterlegt, der in Abhängigkeit der Dicke d, der Abweichung x, der Richtkraft F und der Bandda¬ ten D auf die für ein optimales Arbeitsergebnis erforderliche Zustellung a schließt, was durch die funktionale Beziehung a = f (d, x, F, D) angedeutet ist.
Einige regelungstechnische Einzelheiten sind hierzu in Fig. 4 zu sehen: Die Kraft- bzw. Druckmessdose 10 erfasst den in den hydraulischen Stellelementen 8 wirkenden Druck p, der über einen Umrechner 14 in die Richtkraft umgerech¬ net werden kann. In der Datenbank 17 sind Banddaten D hinterlegt, d. h. bei¬ spielsweise Informationen über optimale Umformwerte für definierte Materialien, aus denen das Metallband 1 besteht. Ein optimaler Sollwert für die Richtkraft kann aus der Datenbank 17 mit dem gemessenen Wert verglichen werden, was am Subtraktor 18 erfolgt. In einem langsamen, z. B. überlagertem Kraftregler 11 wird das Differenzsignal bearbeitet und dann über einen Begrenzer 12 einem weiteren Subtraktor 19 zugeleitet. Der Kraftregler 11 kann zur Erzielung ver¬ schiedener Betriebszustände auch abschaltbar ausgeführt sein, z. B. durch ei¬ nen dem Kraftregler 11 zugeordneten Schalter. Dort läuft auch ein optimaler Wert für die Soll-Anstellung a aus der Datenbank 17 sowie der gemessene Wert für die Anstellung a ein. Das Differenzsignal wird dem Regler 13 zugelei¬ tet, der einen Stellwert für die Anstellung a an die Stellelemente 8 ausgibt.
Weitere Details zum Regelschema gehen aus Fig. 5 hervor. In der Datenbank 17 sind hier sowohl Kurvenscharen als auch Tabellen hinterlegt, die unter ande¬ rem die für den Richtprozess optimale Streckgrenze St des zu verarbeitenden Materials des Metallbandes 1 angeben. Im linken Bereich der Datenbank 17 finden sich Kurvenscharen, die für vorgegebene Banddicken d die vorliegender Streckgrenze St definieren. Hierbei kann die Warmband-Streckgrenze aus Aus- gangsmaterial für den Kaltwalzvorgang und die Kaltband-Streckgrenze berück¬ sichtigt werden. (Mögliche Anfangs- und Endpunkte der Kurvenscharen) Den tatsächlichen Wert der Dicke d des Metallbandes 1 liefert der Sensor 6. Bei Kenntnis der Fördergeschwindigkeit v und des Abstands b (s. Fig. 2) kann die Zeit bestimmt werden, bis das Metallband 1 vom Ort der Dickenmessung zum Ort der Richtwalzen 3 gelangt ist. Dies ist in Fig. 5 durch das Totzeitglied Tj als Funktion der Geschwindigkeit v angedeutet.
Mit dem tatsächlichen Dickenwert wird im links dargestellten Bereich der Da¬ tenbank 17 die optimale Streckgrenze ermittelt und in den rechts dargestellten Bereich der Datenbank 17 übermittelt. Anhand gespeicherter Daten oder hinter- legter Algorithmen kann die benötigte Anstellung a und Richtkraft F bezogen auf die Breite B des Metallbandes 1 (quer zur Förderrichtung R) in Abhängigkeit der Dicke d bestimmt werden.
Die Multiplikation dieses Wertes mit der tatsächlichen Breite B im Multiplikator 20 liefert die Soll-Richtkraft FSθιι. Dieser Wert wird einem Regler 21 zugeleitet, hinter dem an einer Subtraktionsstelle die Ist-Richtkraft Fist abgezogen wird. Diese wird über die Kraft- bzw. Druckmessdose 10 und den Umrechner 14 er¬ mittelt. Der Differenzwert wird dem Regler 22 zugeleitet, der sein Signal über den Begrenzer 12 zu einer Subtraktionsstelle 23 leitet.
Der Zielwert für die Anstellung a kommt aus der Datenbank 17 und gelangt über einen Regler 24 gleichermaßen zur Subtraktionsstelle 23. Dort läuft auch der gemessene Wert für die aktuelle Anstellung a ein. Die Differenz des Signals wird dem (Haupt-)Regler 13 zugeleitet, der den Stellwert für die Anstellung a auswirft und an die Stellelemente 8 leitet.
Dargestellt ist der Fall nur eines Stellelements 8, wenngleich bevorzugt beider¬ seits der Träger 15 und 16 je ein Stellelement 8 vorhanden ist. Der Schaltungs¬ aufbau verdoppelt sich in diesem Falle. Im Ausführungsbeispiel erfolgt also eine kontinuierliche Banddickenmessung, deren Ergebnis über das erläuterte Regelsystem an positionsgeregelte Hydrau¬ likzylinder geleitet wird. Die aktuellen Banddicken werden vom Dickenmess- Sensor 6 erfasst und die dafür notwendigen Einstellwerte durch die positionsge¬ regelten Hydraulikzylinder zur Verfügung gestellt. Der geschlossene Regelkreis sichert eine kontinuierliche Anstellung der Richtwalzen, wodurch der Banddi- ckeneinfluss eliminiert wird.
Um die Einflüsse der Festigkeit des Metallbandes 1 zu eliminieren, wird insofern ein ergebnisorientiertes Regelverfahren eingesetzt, als dass auch die auslauf- seitige Abweichung von der Ideallage erfasst wird. Aus der Messung der Ab¬ weichung bzw. der Druckbeaufschlagung der Kraft- bzw. Druckmessdose 10 kann ein Rückschluss erfolgen, wie die Nachregelung erfolgen muss, um wie¬ der ein optimales Richtergebnis einzustellen. Somit wird ein weitgehend bogen- freier Auslauf des Metallbandes 1 aus der Richtmaschine 2 erreicht. Ferner wird der Anstelldruck in den Hydraulikzylindern erfasst. Dieser Druck lässt Rück¬ schlüsse auf die Materialeigenschaft zu, speziell wenn die Banddicke bekannt ist. Auch diese Daten lassen sich für eine Positionsregelung auswerten und in den Regelkreis integrieren.
Die Anstellwerte und deren Verläufe werden in der Datenbank 17 gesammelt und können somit zur Voreinstellung der Richtmaschine 2 beim Richten eines anderen Metallbandes 1 oder bei der Inbetriebnahme einer Neuanlage als Startwerte benutzt werden.
Anstelle der genannten Sensoren (für die Dicke d, die Abweichung x und die Richtkraft F) können auch beliebige andere Sensoren eingesetzt werden, z. B. optische Messgeber. Bezugszeichenliste:
1 Metallband
2 Richtmaschine
3 Richtwalze
3' Richtwalze
4 Auslaufseite
5 Tastrolle
6 Mittel zum Messen der Dicke
7 Einlaufseite
8 positionsgeregeltes Stellelement
9 Regeleinrichtung
10 Kraft-/Druckmessdose
11 langsamer Kraftregler
12 Begrenzer
13 Regler (P-Regler)
14 Umrechner
15 Träger
16 Träger
17 Datenbank
18 Subtraktor
19 Subtraktor
20 Multiplikator
21 Regler
22 Regler
23 Subtraktionsstelle
24 Regler R Förderrichtung
N Richtung normal auf die Oberfläche des Metallbandes
F Richtkraft d Dicke des Metallbandes a Anstellung der Richtwalzen b Abstand der Dickenmessung vor den Richtwalzen v Fördergeschwindigkeit x Abweichung des gerichteten Metallbandes
D Banddaten (Datenbank) p Druck
St Streckgrenze
B Breite des Metallbandes

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Richten eines Metallbandes (1), das in eine Förderrichtung (R) durch eine Richtmaschine (2) gefördert und dabei gerichtet wird, wobei in der Richtmaschine (2) das Metallband (1) durch eine Anzahl Richtwal¬ zen (3) in Richtung (N) normal auf die Oberfläche des Metallbandes (1 ) mit einer Richtkraft (F) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Eintritt des Metallbandes (1) in die Richtmaschine (2) die Dicke (d) des Metallbandes (1) ermittelt wird und die Anstellung (a) der Richtwalzen (3) in Richtung (N) normal auf die Oberfläche des Metallban¬ des (1) in Abhängigkeit der ermittelten Dicke (d) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anstellung der Richtwalzen (3) zeitgeregelt unter Berücksichti¬ gung des Abstandes (b) der Messung der Dicke (d) vor den Richtwalzen (3) und der Fördergeschwindigkeit (v) des Metallbandes (1) in Förderrich¬ tung (R) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Auslaufseite (4) der Richtmaschine (2) eine Messung erfolgt, mit der die Wölbtendenz und eine Abweichung (x) des gerichteten Metall¬ bandes (1) von der Ideallinie in Richtung (N) normal auf die Oberfläche des Metallbandes (1 ) ermittelt wird, und dass die Anstellung (a) der Richt¬ walzen (3) in Richtung (N) normal auf die Oberfläche des Metallbandes (1 ) in Abhängigkeit der Wölbtendenz und der Abweichung (x) so erfolgt, dass das Metallband (1 ) nach dem Richtvorgang möglichst eben ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Wölbtendenz und der Abweichung (x) durch eine Wegmessung erfolgt, die auslaufseitig am Metallband (1 ) vorgenommen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Wölbtendenz und der Abweichung (x) durch eine Kraftmessung erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmessung durch eine auslaufseitig angeordnete Richtwalze (3') erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmessung durch mindestens eine zu den Richtwalzen (3) separate Tastrolle (5) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Richtvorgangs in der Richtmaschine (2) die Größe der von den Richtwalzen (3) aufgebrachten Richtkraft (F) gemessen wird und die Anstellung (a) der Richtwalzen (3) in Richtung (N) normal auf die Ober¬ fläche des Metallbandes (1 ) in Abhängigkeit der gemessenen Richtkraft (F) erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anstell-Sollwerte zwischen Einlaufseite und Auslaufseite bei um¬ gekehrter Förderrichtung so gespiegelt werden, dass die Anstell-Sollwerte unabhängig von der aktuellen Förderrichtung optimal eingestellt sind.
10. Richtmaschine (2) zum Richten eines Metallbandes (1), das in eine För¬ derrichtung (R) durch die Richtmaschine (2) gefördert und dabei gerichtet wird, wobei die Richtmaschine (2) eine Anzahl Richtwalzen (3) aufweist, die in Richtung (N) normal auf die Oberfläche des Metallbandes (1) mit ei¬ ner Richtkraft (F) beaufschlagt werden können, gekennzeichnet durch
Mittel (6) zum Messen der Dicke (d) des Metallbandes (1 ), die am oder in Förderrichtung (R) vor dem Einlauf (7) des Metallbandes (1) in die Richt¬ maschine (2) angeordnet sind und deren Ergebnis in die Bestimmung der Anstellwerte für die Richtmaschine eingeht.
11. Richtmaschine nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mindestens ein positionsgeregeltes Stellelement (8), das zum Anstellen der Richtwalzen (3) in Richtung (N) normal auf die Oberfläche des Metall¬ bandes (1) geeignet ist.
12. Richtmaschine nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das positionsgeregelte Stellelement (8) als hydraulisches Kolben- Zylinder-System ausgebildet ist.
13. Richtmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch
Mittel (5) zur Messung der Wölbtendenz und der Abweichung (x) des ge¬ richteten Metallbandes (1 ) von der Ideallinie in Richtung (N) normal auf die Oberfläche des Metallbandes (1), die am oder in Förderrichtung (R) hinter dem Auslauf (4) des Metallbandes (1) aus der Richtmaschine (2) ange¬ ordnet sind.
14. Richtmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (5) zur Messung der Wölbtendenz und der Abweichung (x) mindestens aus einer zu den Richtwalzen (3) separaten Tastrolle beste¬ hen.
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