AT513568B1 - Tensile strength soft-sensor for positive-locking and stretch-bending machines - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und einen entsprechenden Softsensor zur Ermittlung der Zugfestigkeit eines Bandes in einer Richtmaschine, wie beispielsweise einer Formschlussbiegemaschine oder Streckbiegerichtanlage. Bei dem Verfahren werden die Prozessgrößen Bandzug der Richtmaschine, Eintauchtiefe der Richtrollen, Streckgrad des Bandes und Bandgeometrie des Bandes ermittelt. Auf Grundlage der ermittelten Prozessgrößen wird die Zugfestigkeit des Bandes mittels Modellrechnung bestimmt.The present invention relates to a method and a corresponding soft sensor for determining the tensile strength of a strip in a straightening machine, such as a form-locking or stretch-bending machine. In the process, the process variables strip tension of the straightening machine, immersion depth of the straightening rollers, degree of stretch of the belt and belt geometry of the belt are determined. On the basis of the determined process variables, the tensile strength of the strip is determined by means of model calculation.
Description
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Zugfestigkeit eines Flachprodukts und einen entsprechenden Softsensor für solch eine Ermittlung.Description [0001] The invention relates to a method for determining the tensile strength of a flat product and to a corresponding soft sensor for such a determination.
[0002] Die Materialeigenschaft Zugfestigkeit ist eine wichtige Qualitätsgröße für Flachprodukte. Eine Online-Ermittlung der Zugfestigkeit über der Bandlänge ist beispielsweise eine wichtige Größe für die Prozessoptimierung und die Qualitätssicherung.The material property of tensile strength is an important quality variable for flat products. An online determination of the tensile strength over the strip length, for example, is an important factor for process optimization and quality assurance.
[0003] Üblicherweise erfolgt die Ermittlung der Zugfestigkeit oder Streckgrenze auf zerstörende Weise durch Materialproben, die vom Bandanfang oder Bandende stammen. Diese Verfahren haben den Nachteil, dass die Prüfung offline und zeitversetzt erfolgt, so dass eine Prozessregelung anhand der Prüfdaten kaum möglich ist.Usually, the determination of the tensile strength or yield strength in a destructive manner by material samples that come from the beginning of the tape or end of the tape. These methods have the disadvantage that the test takes place offline and time-shifted, so that a process control based on the test data is hardly possible.
[0004] Als zerstörungsfreie Verfahren für die Online-Messung der Zugfestigkeit oder Streckgrenze bei Kaltband sind indirekte Messverfahren, wie z.B. IMPOC und HACOM, bekannt. Diese bekannten indirekten Messverfahren nutzen die Korrelationen der Zugfestigkeit zu anderen physikalischen Eigenschaften, wie der Magnetisierbarkeit. Beim IMPOC-Verfahren (IMPOC = Impulse-Magnetic-Process-Online-Controller) wird beispielsweise das Stahlband mit Hilfe von stromdurchflossenen Spulen in regelmäßigen Abständen stoßmagnetisiert und die magnetische Restfeldstärke der lokal erzeugten Magnetisierung gemessen, die umso größer ist, je fester das Material ist. Beim HACOM-Verfahren (Harmonischen-Analyse-Coil-Online-Messung) wird eine Harmonischen-Analyse von Wirbelstromsignalen zur Bestimmung der Zugfestigkeit durchgeführt. Bei diesen Verfahren wird der Zusammenhang zwischen gemessener Magnetisierung und der gesuchten Zugfestigkeit über Regressionsmodelle und der Korrelationen zwischen im Voraus zerstörend ermittelter Zugfestigkeit und entsprechenden Messwerten hergestellt. Mit diesen bekannten Verfahren ist eine zerstörungsfreie Bestimmung der mechanischtechnologischen Eigenschaften über die gesamte Bandlänge möglich. Diese Verfahren haben allerdings den Nachteil, dass sie die Installation von zusätzlicher Hardware in der Produktionslinie erfordern.[0004] As non-destructive methods for the on-line measurement of tensile strength or yield strength in cold strip, indirect measuring methods, such as e.g. IMPOC and HACOM, known. These known indirect measuring methods make use of the correlations of the tensile strength to other physical properties, such as magnetizability. In the IMPOC process (IMPOC = Impulse Magnetic Process Online Controller), for example, the steel strip is magnetized by means of current-carrying coils at regular intervals and the magnetic residual field strength of the locally generated magnetization is measured, which is greater, the firmer the material is , In the HACOM (harmonic analysis coil online measurement), a harmonic analysis of eddy current signals to determine the tensile strength is performed. In these methods, the relationship between measured magnetization and the desired tensile strength is established by means of regression models and the correlations between pre-destructive tensile strength and corresponding measured values. With these known methods, a non-destructive determination of the mechanical properties over the entire strip length is possible. However, these methods have the disadvantage of requiring the installation of additional hardware in the production line.
[0005] Die Offenlegungsschrift DE 15 73 447 A beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Streckgrenze von Metallen während des Walzens, bei dem die Feststellung der Streckgrenze während des Walzens fortlaufend möglich ist, ohne dass sich die Notwendigkeit einer Probenahme und der Durchführung von Laborversuchen ergibt. Das Verfahren macht sich die Erkenntnis zu Nutze, dass während des Walzens flacher metallischer Erzeugnisse der Walzdruck und das Walzmoment im Wesentlichen abhängig sind von der Streckgrenze, der Stichabnahme des Metalls (d.h. der Differenz zwischen der Bandstärke beim Eintritt des Metallbandes in das Walzwerk und der Banddicke desselben bei seinem Austritt aus dem Walzwerk), dem Halbmesser der Walzzylinder, der Breite des Bandes während des Walzens und der Bandstärke am Eintritt in das Walzwerk und von den auf das Band ausgeübten Bandzügen Vorwärtszug und Rückwärtszug. Die Streckgrenze, nicht aber die Zugfestigkeit, wird aufgrund des bekannten Zusammenhangs dieser Größen aus den gemessenen Prozessgrößen ermittelt. Dieses Verfahren erreicht daher nur eine Dickenreduktion des Bandes mit Hilfe von aufeinandergepressten Walzen, durch die das Band läuft.The published patent application DE 15 73 447 A describes a method and an apparatus for measuring the yield strength of metals during rolling, in which the determination of the yield strength during rolling is continuously possible without the need for sampling and the implementation of Laboratory tests results. The method takes advantage of the finding that during rolling of flat metallic products, the rolling pressure and the rolling moment are essentially dependent on the yield strength, the reduction of the metal (ie the difference between the strip thickness when the metal strip enters the rolling mill and the strip thickness the same at its exit from the mill), the radius of the rolling cylinders, the width of the strip during rolling and the strip thickness at the entrance to the mill and the strip pulls forward and reverse drawn on the strip. The yield strength, but not the tensile strength, is determined on the basis of the known relationship of these quantities from the measured process variables. This method therefore only achieves a reduction in the thickness of the strip with the aid of superimposed rolls through which the strip passes.
[0006] Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermittlung der Zugfestigkeit bereitzustellen, bei dem Zugfestigkeit aus Prozessgrößen ermittelt wird.Against this background, the invention has for its object to provide a method for determining the tensile strength, is determined in the tensile strength of process variables.
[0007] Diese Aufgabe wird durch das beanspruchte Verfahren und den entsprechenden Softsensor gelöst, der dieses Verfahren implementiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. des Softsensors sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the claimed method and the corresponding soft sensor implementing this method. Advantageous embodiments of the method or of the soft sensor are specified in the subclaims.
[0008] Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, dass der absolute Wert wie auch die relative Änderung des Bandzuges über der Bandlänge bei konstanten weiteren Umformbedingungen direkt von der Zugfestigkeit des Bandes abhängig sind. Bei konstanten Umformbedingungen, d.h. bei konstanter mittlerer Eintauchtiefe der Richtrollen, konstantem Streckgrad und konstanter Bandgeometrie ist der benötigte Bandzug zur Erreichung eines Streckgrades demnach ein Maß für die Zugfestigkeit des Bandes, so dass die Zugfestigkeit aus den vorhandenen Prozesssignalen und einer Modellrechnung bestimmt werden kann.The invention is based on the idea that the absolute value as well as the relative change of the strip tension over the strip length at constant other forming conditions are directly dependent on the tensile strength of the strip. At constant forming conditions, i. With a constant average immersion depth of the straightening rollers, constant degree of stretching and constant belt geometry, the strip tension required to achieve a degree of stretching is therefore a measure of the tensile strength of the strip, so that the tensile strength can be determined from the existing process signals and a model calculation.
[0009] In der bevorzugten und nachfolgend allein weiter erläuterten Ausführungsform des Verfahrens zur Ermittlung der Zugfestigkeit eines Bandes in einer Richtmaschine werden zumindest als Prozessgrößen der auf das Band wirkende Bandzug und/oder die mittlere Eintauchtiefe der Richtrollen gemessen. Besonders bevorzugt werden zudem noch der Streckgrad des Bandes und die Bandgeometrie des Bandes ermittelt. Aus den ermittelten Prozessgrößen wird die Zugfestigkeit des Bandes mittels Modellrechnung bestimmt.In the preferred embodiment and subsequently only further explained embodiment of the method for determining the tensile strength of a strip in a straightening machine, the strip tension acting on the strip and / or the mean insertion depth of the straightening rolls are measured at least as process variables. In addition, the degree of stretching of the band and the band geometry of the band are particularly preferably determined. From the process variables determined, the tensile strength of the strip is determined by means of model calculation.
[0010] Indem nachfolgend lediglich eine Ausführungsform des Verfahrens näher erläutert wird, wird die Erfindung auf diese Ausführungsform nicht beschränkt. Die nachfolgend beschriebenen Verfahren und Systeme sind auch ohne Weiteres auf das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren in seiner beanspruchten Allgemeinheit übertragbar und gelten als Fortbildungen eines Messverfahrens mitoffenbart.By only one embodiment of the method will be explained in more detail below, the invention is not limited to this embodiment. The methods and systems described below are also readily transferable to the method proposed according to the invention in its claimed generality and are disclosed as further developments of a measuring method.
[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der Softsensor kann insbesondere zur Ermittlung der Zugfestigkeit in einer Richtmaschine, wie beispielsweise einer Formschlussbiegema-schine oder Streckbiegerichtanlage, verwendet werden. Mit einer solchen Richtmaschine lassen sich unplane Metallbänder richten, wodurch Unplanheiten beseitigt werden.The inventive method or the soft sensor can be used in particular for determining the tensile strength in a straightening machine, such as a form-fitting bending machine or stretch bending plant. With such a straightening machine, unplane metal straps can be straightened, which eliminates any unevenness.
[0012] Eine beispielhafte Streckbiegerichtanlage, in der das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommen könnte, ist in der deutschen Patentanmeldung DE 10 2010 024 714 A1 beschrieben. In solch einer Streckbiegerichtanlage sind mehrere Richtrollen in horizontaler Banddurchlaufrichtung hintereinander angeordnet. Das mittels Spannrollen unter eine Zugspannung unterhalb der Elastizitätsgrenze versetzte Band wird um die Richtrollen wechselseitig gebogen und erfährt dabei eine plastische Streckung. Durch die Biegung in solch einer Streckbiegerichtanlage steht das Band unter einer Zugspannung unterhalb der Elastizitätsgrenze bzw. Streckgrenze und das Band wird um die Richtrollen im plastischen oder elastisch-plastischen Bereich wechselseitig gebogen.An exemplary stretch bending equipment in which the inventive method could be used is described in the German patent application DE 10 2010 024 714 A1. In such a stretch bending machine several straightening rollers are arranged in a horizontal band passage direction one behind the other. The belt, which is offset by means of tensioning rollers below a tensile stress below the elastic limit, is alternately bent around the straightening rollers and undergoes a plastic stretching. Due to the bending in such a stretch bending plant, the strip is under a tensile stress below the elastic limit or yield strength and the strip is alternately bent around the straightening rollers in the plastic or elastic-plastic region.
[0013] Die plastisch bzw. elastisch-plastisch wirkenden Richtrollen werden auch als Streckrollen oder Biegerollen bezeichnet.The plastically or elastically-plastically acting straightening rollers are also referred to as stretch rollers or bending rollers.
[0014] Das Maß, um welches das Band insgesamt plastisch gestreckt wird, wird als Streckgrad bezeichnet. Der Streckgrad kann aus der Differenz von Einlaufgeschwindigkeit und Auslaufgeschwindigkeit des Bandes auf konventionelle Weise ermittelt werden, z.B. aus der Rotationsgeschwindigkeit und Radius der Spannrollen.The extent to which the band is stretched plastically in total is referred to as the degree of stretching. The degree of stretching can be determined from the difference between the infeed speed and the outfeed speed of the belt in a conventional manner, e.g. from the rotational speed and radius of the tension rollers.
[0015] Da in einer Streckbiegerichtanlage Bänder unterschiedlicher Dicke, Breite und Streckgrenze verarbeitet werden, ist es gewünscht, die Biegeintensität der einzelnen Richtrollen zu variieren. Dazu kann die sogenannte Eintauchtiefe bzw. der Umschlingungswinkel des Bandes um die Richtrolle variiert werden. Die Eintauchtiefe wird von dem Steuersystem der Streckbiegerichtanlage eingestellt und ist als Prozessparameter bekannt oder kann vom Fachmann aus der Position der Richtrollen ermittelt werden. Als Eintauchtiefe kann beispielsweise die Verschiebung einer Richtrolle aus ihrer Normposition betrachtet werden, bei der diese das Band gerade noch nicht streckt. Oder man betrachtet als Eindringtiefe die Auslenkung des Bandes aus einer gedachten Ebene, in der das Band durch eine Richtkassette läuft. Je nach Aufbau der Richtkassetten sind aber auch andere Festlegungen der Eintauchtiefe möglich. Als mittlere Eintauchtiefe wird der Mittelwert aus den Eintauchtiefen der nacheinander auf das Band einwirkenden Richtrollen verstanden.Since bands of different thickness, width and yield strength are processed in a stretch bending plant, it is desired to vary the bending intensity of the individual straightening rollers. For this purpose, the so-called immersion depth or the wrap angle of the band can be varied by the straightening roller. The immersion depth is set by the control system of the stretch bending plant and is known as a process parameter or can be determined by the skilled person from the position of the straightening rollers. As immersion depth, for example, the displacement of a straightening roller can be considered from its standard position in which this just does not stretch the tape. Or one considers as a penetration depth the deflection of the tape from an imaginary plane in which the tape passes through a straightening cassette. Depending on the structure of the directional cassettes but other definitions of the immersion depth are possible. The mean immersion depth is understood to mean the mean value of the immersion depths of the straightening rollers acting successively on the band.
[0016] Der Bandzug in der Richtmaschine kann aus der Differenz zwischen Einlaufbandzug und Auslaufbandzug ermittelt werden. Diese Prozessgrößen Einlaufbandzug und Auslaufbandzug können beispielsweise direkt mit Bandzugmessgeräten gemessen werden. Alternativ kann der Bandzug bzw. die Bandzugdifferenz auch indirekt über die Drehmomente der Spannrollen berechnet werden, die der Fachmann auf bekannte Weise zu ermitteln weiß.The strip tension in the straightening machine can be determined from the difference between Einlaufbandzug and Auslaufbandzug. For example, these process variables infeed conveyor and outfeed conveyor can be measured directly with strip tension measuring devices. Alternatively, the strip tension or the strip tension difference can also be calculated indirectly via the torques of the tensioning rollers, which the skilled person knows how to determine in a known manner.
[0017] Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich beim Richten von Bändern unterschiedlicher Dicke, Breite und Streckgrenze verwenden, wobei in einem Ausführungsbeispiel die Dicke und Breite des Bandes, die auf übliche Weise ermittelt werden bzw. bekannt sind, in die Modelberechnung einfließen.The inventive method can be used in straightening ribbons of different thickness, width and yield strength, wherein in one embodiment, the thickness and width of the band, which are determined in a conventional manner or are known to flow into the model calculation.
[0018] Die Berechnung der Zugfestigkeit aus den Bandzügen erfolgt durch Modelle. Diese Modelle können physikalische Modelle oder aber auch datenbasierte Modelle sein. In den nachfolgend detaillierter beschriebenen Ausführungsbeispielen wird ein datenbasiertes Modell beschrieben, das durch eine relationale Funktion und mittels Zugproben identifizierte Parameter gegeben ist. Da auch die Zugfestigkeitsmessgeräte Materialproben zur Modellidentifikation verwenden, bietet es sich für die Bestimmung datenbasierter Modelle an, die Modellparameter durch Materialproben zu ermitteln. Erst werden beispielsweise Zugfestigkeitsproben klassiert nach Stahlsorten und Bandgeometrien erstellt. Dabei werden alle relevanten, d.h. in der Modellrechnung verwendete, Prozessgrößen von den Bändern, für die Zugproben vorliegen, gespeichert. Aus den ermittelten Prozessgrößen und zugehörigen Ergebnissen der Zugfestigkeitsproben werden dann die Parameter der Modelle bestimmt, beispielsweise als materialspezifische Parameter einer rationalen Funktion.The calculation of the tensile strength of the band trains is done by models. These models can be physical models or even data-based models. In the embodiments described in more detail below, a data-based model is described which is given by a relational function and parameters identified by tensile tests. As the tensile strength meters also use material samples for model identification, it is useful for determining data-based models to determine the model parameters through material samples. First, for example, tensile strength samples are classified according to steel grades and band geometries. All relevant, i.e. Process variables used in the model calculation are stored by the bands for which tensile tests are available. The parameters of the models are then determined from the determined process variables and associated results of the tensile specimens, for example as material-specific parameters of a rational function.
[0019] Das vorgeschlagene Messkonzept benötigt keine zusätzlichen Messgeräte in der Produktionslinie. Es braucht demnach kein zusätzlicher Einbauraum geschaffen werden und Umbaumaßnahmen, Schutzvorrichtungen und potentielle Bandoberflächenverletzungen fallen weg. Auch ist keine Wartung von mechanischen Teilen erforderlich. Zudem gibt es, anders als bei Verfahren, wie z.B. IMPOC, bei dem das Band eine Mindestbreite von ca. 500 mm aufweisen sollte, keine Beschränkung in der Bandgeometrie. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. der entsprechende Softsensor kann für verschiedenste Bandmaterialien universell eingesetzt werden, wogegen IMPOC und HACOM beispielsweise auf magnetisierbare Stahlsorten beschränkt sind. Damit kann bei vergleichbarer Leistung der erfindungsgemäße Zugfestigkeitssensor deutlich günstiger angeboten werden als die bekannten Online-Zugfestigkeitsmessgeräte.The proposed measuring concept requires no additional measuring devices in the production line. Accordingly, no additional installation space needs to be created and conversion measures, protective devices and potential belt surface injuries are eliminated. Also, no maintenance of mechanical parts is required. In addition, unlike methods such as e.g. IMPOC, where the tape should have a minimum width of about 500 mm, no limitation in the tape geometry. The method according to the invention or the corresponding soft sensor can be universally used for a wide variety of strip materials, whereas IMPOC and HACOM are limited to magnetizable steel grades, for example. Thus, the tensile strength sensor according to the invention can be offered significantly cheaper than the known online tensile strength measuring devices with comparable performance.
[0020] Vorzugsweise werden die Eintauchtiefe der Kassetten und der Streckgrad über einen Zeitraum konstant gehalten, so dass - bei ebenfalls konstanter Bandgeometrie - die Zugfestigkeit des Flachproduktes im gegebenen Zeitraum im Wesentlichen vom Bandzug abhängt. Das Steuersystem der Richtmaschine stellt eine geeignete mittlere Eintauchtiefe der Kassetten ein. Sobald die mittlere Eintauchtiefe und der Streckgrad konstant sind, kann die modellbasierte Berechnung der Zugfestigkeit erfolgen.Preferably, the immersion depth of the cassettes and the degree of stretching over a period of time are kept constant, so that - with a constant band geometry - the tensile strength of the flat product in the given period essentially depends on the strip tension. The control system of the straightener sets a suitable mean immersion depth of the cassettes. As soon as the mean immersion depth and the degree of stretching are constant, the model-based calculation of the tensile strength can be performed.
[0021] Sollte in der Streckgradregelung einer Richtmaschine die mittlere Eintauchtiefe der Richtmaschine als Stellglied benutzt werden, kann anstelle des Bandzuges jedoch auch die mittlere Eintauchtiefe als Maß für die Zugfestigkeitsänderung gesehen werden.Should be used in the draft control of a straightening machine, the mean depth of the straightening machine as an actuator, but the mean immersion depth can be seen as a measure of the tensile strength change instead of the strip tension.
[0022] Das Verfahren eignet sich für eine Online-Messung der Zugfestigkeit. Eine Online- Messung bietet den Vorteil, dass Messwerte über die gesamte Bandlänge vorliegen und für eine Prozessrückkopplung verwendet werden können.The method is suitable for an online measurement of tensile strength. An online measurement has the advantage that measured values over the entire strip length are available and can be used for process feedback.
[0023] Das Verfahren zur Ermittlung der Zugfestigkeit kann in Form eines Softsensors realisiert werden, wobei der Softsensor ein Computerprogramm ist, das Instruktionen aufweist, die das Verfahren zur Ermittlung der Zugfestigkeit auf einem Computersystem implementieren. Der Softsensor berechnet die gesuchte Zugfestigkeit eines Bandes anhand mehrerer messbarer Prozessgrößen, die Aufschluss über die Zugfestigkeit geben können. Solch ein Softsensor kann als Regeleinheit für eine Richtmaschine verwendet werden.The method for determining the tensile strength can be realized in the form of a soft sensor, wherein the soft sensor is a computer program having instructions that implement the method for determining the tensile strength on a computer system. The soft sensor calculates the desired tensile strength of a strip based on several measurable process variables that can provide information about the tensile strength. Such a soft sensor can be used as a control unit for a straightening machine.
[0024] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von lediglich Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt [0025] Fig. 1: eine schematische Darstellung einer beispielhaften Formschlussbiegemaschi- ne; [0026] Fig. 2: in angedeuteter Weise die Umformbedingungen in der beispielhaften Form- schlussbiegemaschine; [0027] Fig. 3: eine Prinzipskizze eines Softsensors bzw. des durch den Softsensor imple mentierten Verfahrens gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung; und [0028] Fig. 4: Graphen von Versuchsergebnissen, die die Änderung des Bandzuges über der Bandlänge als Maß für die Zugfestigkeit zeigen.The invention will be explained in more detail with reference to illustrative drawing only embodiment. [0025] FIG. 1 shows a schematic illustration of an exemplary form-fitting bending machine; [0026] FIG. 2 shows, as indicated, the forming conditions in the exemplary positive-locking bending machine; 3 shows a schematic diagram of a soft sensor or the method implemented by the soft sensor according to an embodiment of the invention; and Fig. 4: Graphs of experimental results showing the change of strip tension over the strip length as a measure of tensile strength.
[0029] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Formschlussbiegema-schine. Ein zu richtendes Band 2, z.B. ein Stahlband, läuft durch die Formschlussbiegemaschi-ne 1. Richtrollen 3 sind in horizontaler Banddurchlaufrichtung hintereinander angeordneten. Das mittels Spannrollen 6 (S-Rollen) unter eine Zugspannung versetzte Band 2 wird um die Richtrollen 3 gebogen und erfährt dabei eine plastische Streckung. Den relativ zu dem Band anstellbaren Richtrollen 3 sind Umlenkrollen 4 vor- und nachgelagert, welche einen größeren Durchmesser als die Richtrollen 3 aufweisen. In einer Formschlussbiegemaschine 1 sind die Rollen so angeordnet, dass das Band 2 durch einen Formschluss über die Richtrollen 3 in die gewünschte Form gebracht wird. In Fig. 1 sind zwei Formschlussbiegekassetten 5 mit jeweils einer Richtrolle 3 und zwei Umlenkrollen 4 gezeigt.Fig. 1 shows a schematic representation of an exemplary positive-locking bending machine. A belt 2 to be straightened, e.g. a steel strip, passes through the Formschlussbiegemaschi-ne 1. Straightening rollers 3 are arranged in a horizontal band passage direction one behind the other. The tensioned by means of tension rollers 6 (S-rollers) under a tension band 2 is bent around the straightening rollers 3 and undergoes a plastic stretching. The adjustable relative to the belt straightening rollers 3 are deflection rollers 4 upstream and downstream, which have a larger diameter than the straightening rollers 3. In a positive-locking bending machine 1, the rollers are arranged so that the belt 2 is brought into the desired shape by means of a positive connection via the straightening rollers 3. In Fig. 1, two form-fitting bending cassettes 5 are shown, each with a straightening roller 3 and two pulleys 4.
[0030] Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Formschlussbiegekassetten 5 mit Richtrollen 3. In der Darstellung sind die Umformbedingungen angedeutet. Die Einlaufgeschwindigkeit V-| und der Auslaufgeschwindigkeit v2 repräsentieren den Streckgrad des Bandes 2. Je stärker das Band 2 gestreckt ist, desto schneller läuft das Band. Die Größen h1 und h2 kennzeichnen die Banddicke bei Ein- bzw. Auslauf. Die Pfeile Si und s2 kennzeichnen die Einstellung der mittleren Eintauchtiefe über die Positionen der jeweiligen Formschlussbiegekassetten 5. In dem Ausführungsbeispiel kann als Eintauchtiefe die Verschiebung Si bzw. s2 einer Richtrolle aus ihrer Normposition betrachtet werden, bei der diese das Band gerade noch nicht streckt.Fig. 2 shows an enlarged view of the form-fitting bending cassettes 5 with straightening rollers 3. In the illustration, the forming conditions are indicated. The inlet velocity V- | and the discharge velocity v2 represent the degree of stretch of the belt 2. The more the belt 2 is stretched, the faster the belt runs. The sizes h1 and h2 indicate the strip thickness at entry and exit. The arrows Si and s2 indicate the setting of the mean immersion depth over the positions of the respective form-fitting bending cassettes 5. In the exemplary embodiment, the displacement Si or s2 of a straightening roller from its standard position can be considered as immersion depth at which it does not yet stretch the tape.
[0031] Diese Umformbedingungen werden in einem hier gezeigten Ausführungsbeispiel vorzugsweise über einen gewissen Zeitraum konstant gehalten, was die Berechnung der Zugfestigkeit aus diesen Prozessgrößen dadurch erleichtert, dass die Zugfestigkeit nur noch vom Bandzug abhängig ist, der dann als Stellgröße verwendet werden kann.These forming conditions are preferably kept constant over a certain period of time in an embodiment shown here, which facilitates the calculation of the tensile strength from these process variables in that the tensile strength is only dependent on the strip tension, which can then be used as a manipulated variable.
[0032] Fig. 3 zeigt eine Prinzipskizze eines Softsensors bzw. des durch den Softsensor implementierten Verfahrens mit Eingangs- und Ausgangsgrößen der Modellrechnung gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die Positionen der Formschlussbiegekassetten gibt - z.B. über eine Mittelwertbildung - Aufschluss über die mittlere Kassettenposition zur Zeit t. Aus der mittleren Kassettenposition lässt sich eine Eintauchtiefe zm(t) durch z.B. Mittelung der jeweiligen Eintauchtiefen der Kassetten ableiten. Die Einlaufbandzüge und Auslaufbandzüge der S-Rollen zur Zeit t ergeben eine Bandzugdifferenz Zug(t). Einlaufgeschwindigkeit Vi und Auslaufgeschwindigkeit v2 ergeben den Streckgrad(t) des Bandes zur Zeit t. Der Streckgrad kann beispielsweise aus dem Verhältnis v2/vi gewonnen werden. Neben diesen Prozessgrößen fließen noch die Bandgeometrie, hier die Dicke und die Breite des Bandes und ein Materialparameter Matnr, der beispielsweise die Stahlsorte identifiziert, mit in die Modellrechnung des Softsensors ein. Die Modellrechnung des Softsensors liefert die Zugfestigkeit Rm(t) zur Zeit t.3 shows a schematic diagram of a soft sensor or the method implemented by the soft sensor with input and output variables of the model calculation according to an embodiment of the invention. The positions of the form-fitting bending cassettes are - e.g. averaging - digestion of the middle cassette position at time t. From the middle cassette position an immersion depth zm (t) can be determined by e.g. Derive averaging of the respective immersion depths of the cassettes. The infeed and drawstrings of the S-rolls at time t give a strip tension difference train (t). Inlet velocity Vi and outlet velocity v2 give the degree of stretch (t) of the strip at time t. The degree of stretching can be obtained, for example, from the ratio v2 / vi. In addition to these process variables, the belt geometry, here the thickness and the width of the belt, and a material parameter Matnr, which for example identifies the steel grade, also flow into the model calculation of the soft sensor. The model calculation of the soft sensor provides the tensile strength Rm (t) at time t.
[0033] In einem Ausführungsbeispiel wird folgende relationale Funktion mit Modellparametern bi.....e(Matnr) zur Berechnung der Zugfestigkeit Rm(t) verwendet:In one exemplary embodiment, the following relational function with model parameters b... E (m e n) is used to calculate the tensile strength R m (t):
[0034] Flier sind zm(f), Zug(t) und Streckgrad(t) die Prozessgrößen mittlere Eintauchtiefe des Bandes zur Zeit f, Bandzugdifferenz zur Zeit t, bzw. Streckgrad des Bandes zur Zeit t. Dicke und Breite bezeichnen die im Wesentlichen konstante Banddicke bzw. die Bandbreite des Bandes. Matnr spezifiziert das Material des Bandes. Beispielsweise kann das Band durch die Materialnummer der Stahlsorte charakterisiert werden. b^Matnr), b2(Matnr), b3(Matnr), b4(Matnr), b5(Matnr), b6(Matnr) sind die durch Zugfestigkeitsproben ermittelten, materialabhängigen Mo- dellparameter. Rm(t,Dicke,Breite,Matnr) bezeichnet schließlich die auf Grundlage der Modellfunktion ermittelte Zugfestigkeit zur Zeit t.Flier are zm (f), Zug (t) and degree of stretching (t) the process variables mean immersion depth of the tape at time f, Bandzugdifferenz at time t, or stretch rate of the tape at time t. Thickness and width denote the substantially constant strip thickness or the strip width of the strip. Matnr specifies the material of the tape. For example, the band can be characterized by the material number of the steel grade. b ^ Matnr), b2 (Matnr), b3 (Matnr), b4 (Matnr), b5 (Matnr), b6 (Matnr) are the material-dependent model parameters determined by tensile strength tests. Finally, Rm (t, thickness, width, Matnr) designates the tensile strength determined on the basis of the model function at time t.
[0035] Fig. 4 zeigt Graphen von Versuchsergebnissen, die die Änderung des Bandzuges über der Bandlänge als Maß für die Zugfestigkeit zeigen. In dem Beispiel wird die mittlere Eintauchtiefe und der Streckgrad über einen Zeitraum konstant gehalten, so dass bei konstanter Bandgeometrie die Zugfestigkeit des Flachproduktes in diesem Zeitraum im Wesentlichen vom Bandzug abhängt. In einem Versuch wurden die Prozessgrößen Geschwindigkeit, Streckgrad, mittlere Eintauchtiefe und Einlaufzug nach der Bandlänge (bzw. Zeit t) ermittelt. Bei dem Versuch wurde am Steuersystem der Formschlussbiegemaschine eine geeignete mittlere Eintauchtiefe der Kassette eingestellt. Nach einer gewissen Bandlänge (bei etwa 200 auf der Rechtswertachse) ist die mittlere Eintauchtiefe und auch der Streckgrad im Wesentlichen konstant. Danach ist der gemessene Bandzug ein Maß für die Zugfestigkeit des Bandes.Fig. 4 shows graphs of test results showing the change of the strip tension over the strip length as a measure of the tensile strength. In the example, the mean immersion depth and the degree of stretching are kept constant over a period of time, so that with a constant band geometry, the tensile strength of the flat product in this period essentially depends on the strip tension. In one experiment, the process variables speed, degree of stretching, mean immersion depth and intake run were determined according to the belt length (or time t). In the experiment, a suitable mean immersion depth of the cassette was set on the control system of the form-locking bending machine. After a certain strip length (at about 200 on the right-value axis), the mean immersion depth and also the degree of stretching are essentially constant. Thereafter, the measured strip tension is a measure of the tensile strength of the strip.
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