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CN106132576A - 用于调整矫直辊系统的矫直辊的方法 - Google Patents

用于调整矫直辊系统的矫直辊的方法 Download PDF

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CN106132576A CN201580016903.1A CN201580016903A CN106132576A CN 106132576 A CN106132576 A CN 106132576A CN 201580016903 A CN201580016903 A CN 201580016903A CN 106132576 A CN106132576 A CN 106132576A
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Abstract

本发明涉及一种用于在考虑到矫直物料的至少一个矫直物料特性的情况下调整设立成对矫直物料进行矫直的、具有多个矫直辊的矫直辊系统的至少一个矫直辊的方法，其中，由含有关联性的模型确定矫直物料特性，其中，每个关联性一方面使至少一个测量参数的至少一个之前获取的值和/或另一方面使由不同的测量参数的之前获取的值导出的关系与确定的矫直物料特性唯一地关联，其中，测量参数的实际值或由不同的测量参数的实际值导出的实际关系通过至少一个试验测量确定，并且其中，矫直物料特性通过以下方式基于模型来确定，即，所选择的矫直物料特性与测量参数的基本上与测量参数的确定的实际值相当的值关联，或与由不同的测量参数的值导出的、基本上与确定的实际关系相当的关系关联。

Description

用于调整矫直辊系统的矫直辊的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在考虑到矫直物料的至少一个矫直物料特性的情况下调整设立成对矫直物料进行矫直的、具有多个矫直辊的矫直辊系统的至少一个可调整的矫直辊的方法。
背景技术
在矫直辊压例如呈板材、带材、板块、型材、梁等形式的矫直物料时，通过矫直物料的反向的弯曲从矫直物料中除去固有应力和平面度误差。为此最佳地调整矫直辊系统的各个矫直辊是特别的挑战，尤其是因为这种调整取决于相应的系统几何结构和相应的矫直物料特性。
所存在的用于控制对矫直辊的调整的附件主要测量从矫直辊系统流出的矫直物料的平整度，并且基于测得的平整度控制对矫直辊的调整。在此不利的是，位于矫直辊系统中的矫直物料区段并非在考虑其矫直物料特性的情况下进行矫直，而是在考虑上次离开矫直辊系统的矫直物料区段的矫直物料特性的情况下进行矫直。因此，当矫直物料区段已经完全通过矫直辊系统时，才获取到在该矫直物料区段的矫直物料特性中出现的波动。因此，尤其对矫直物料的开始区段在一定程度上是在没有得悉其准确的矫直物料特性的情况下进行矫直，这与相对很高的废品风险相关联。因此，总地来说，在这种控制方式中可能出现对矫直物料没有最佳地进行矫直，这会导致废品增加。
由Wilhelm Guericke等人在Wissenschaftliche Zeitschrift der TechnischenHochschule Otto von Guericke,Magdeburg,1983,Heft 1/2发表的公开文献“Voraussetzungen undfür die automatisierte Anstellung vonRollenrichtmaschinen unter Anwendung von Mikrorechnern”已知由作用到矫直辊上的力确定工艺参数、对工艺参数进行改进并且由工艺参数借助于矫直工艺的数学模型确定用于调整矫直辊的修正值，由此在矫直工艺期间实现在技术上最佳地控制使用的矫直辊系统。
EP 0 946 312 B1说明了一种用于在没有使矫直工艺停止的情况下使矫直辊系统的至少一个矫直辊的调节与相应的矫直物料的持续测得的数据无延迟且自动地匹配的方法。
发明内容
本发明的目的在于，能够实现对矫直物料最佳地矫直并且减少在对矫直物料进行矫直时的废品。
该目的通过独立权利要求实现。在从属权利要求中给出了有利的设计方案，其可分别单独地或以彼此不同的组合呈现出本发明的方面。
依据根据本发明的用于在考虑矫直物料的至少一个矫直物料特性的情况下调整设立成对矫直物料进行矫直的、具有多个矫直辊的矫直辊系统的至少一个可调整的矫直辊的方法，由含有关联性的模型确定矫直物料特性，其中，每个关联性一方面使至少一个测量参数的至少一个之前获取的值和/或另一方面使由不同的测量参数的之前获取的值导出的关系与确定的矫直物料特性唯一地关联，其中，通过至少一个试验测量来确定测量参数的实际值或确定由不同的测量参数的实际值导出的实际关系，并且其中，通过以下方式由模型确定矫直物料特性，即，所选择的矫直物料特性与测量参数的、基本上与测量参数的确定的实际值相当的值关联，或所选择的矫直物料特性与由不同的测量参数的值导出的、基本上与确定的实际关系相当的关系关联。
根据本发明，代替直接地测量待矫直的矫直物料的矫直物料品质，可由之前建立的模型确定待矫直的矫直物料的至少一个矫直物料品质，在其中，使各矫直物料特性与至少一个测量参数的至少一个获取的值和/或与由不同的测量参数的之前获取的值导出的关系唯一地关联。在矫直过程中需考虑的矫直物料特性的这种确定可在非常低的计算能力的情况下实现，并且因此还可“在线地”在矫直过程期间执行。通过比较实际值或实际关系与包含在模型中的值或关系可选择关联性，它的值或关系与实际值或实际关系相当。由此自动地选择在相应的关联性中含有的矫直物料特性。可通过二维函数或多维函数或者这种函数的至少部分给定的特性提供关系。
模型可以是分析模型或数值模型。在数值模型中可算出基准点，并且紧接着借助于多维的回归函数来描述该基准点。分析模型和数值模型可分别设立成获取一方面至少一个测量参数的至少一个之前获取的值和/或另一方面由不同的测量参数的之前获取的值导出的关系并且使一方面至少一个测量参数的至少一个之前获取的值和/或另一方面由不同的测量参数的之前获取的值导出的关系与确定的矫直物料特性唯一地关联，为此例如可使用有限元法。包含在模型中的关联性可以经验为依据地由相应的测量活动借助于一个矫直辊系统或相同或相似构造的多个矫直辊系统或借助于特地为此设置的单独的测试装置来确定。模型还可为在线模型或离线模型。模型可包括数据库，在其中含有呈工艺特性曲线族的形式的关联性，该工艺特性曲线族相应说明了各矫直物料特性与一方面至少一个测量参数之前获取的值和/或另一方面由不同的测量参数的之前获取的值导出的关系的唯一相互关系。在数据库中对于可利用矫直辊系统执行的不同的矫直工艺可分别包含一个这种工艺特性曲线族。备选地，模型可包括含有关联性的、包含在数据库中的查找表。可在执行根据本发明的方法的其他步骤之前实现建立数据库。
矫直物料特性例如可为待矫直的矫直物料的起初曲率、待矫直的矫直物料的弹性模量、待矫直的矫直物料的屈服极限等等。
通过根据本发明的方法也可相应地调整矫直辊系统的两个或多个、尤其是所有的可调整的矫直辊。借助于根据本发明的方法，一旦待矫直的矫直物料进入到矫直辊系统中，就可尤其与待矫直的矫直物料的相应的矫直物料特性最佳匹配地调整矫直辊系统的矫直辊。因此，矫直物料可一开始就最佳地矫直。因此，按照根据本发明的方法可实现矫直物料的最佳矫直，并且降低矫直时、呈未充分矫直的矫直物料的形式的废品。
如果矫直物料特性未知的待矫直的矫直物料的区段通过矫直辊系统，如可在上文说明的现有技术中发生的那样，可能出现区段楔入矫直辊系统中，这关系到矫直辊系统的停止运转或可用性受限。通过根据本发明的方法可防止待矫直的矫直物料的区段的这种楔入，因为待矫直的矫直物料的矫直物料特性可在矫直之前或直接在开始对待矫直的矫直物料进行矫直之时得以确定，并且可对其予以考虑以最佳地调整矫直辊系统的矫直辊。
试验测量可借助于矫直辊系统的至少一个矫直辊和与矫直辊关联的调整装置和/或借助于置于矫直辊系统之前的或单独的试验装置进行。试验装置可再现矫直辊系统的至少一部分或以其他方式构造。
根据一种有利的设计方案，将由矫直辊系统的选择的矫直辊在矫直辊系统的矫直运行期间产生的转矩、在选择的矫直辊的测试调整期间直至在相应的矫直物料中达到预定的沉入深度为止作用到选择的矫直辊上的力和/或在选择的矫直辊的测试调整期间直至在相应的矫直物料中达到预定的沉入深度为止选择的矫直辊的调节行程用作测量参数。备选地或附加地，代替在选择的矫直辊的测试调整期间直至在相应的矫直物料中达到预定的沉入深度为止作用到选择的矫直辊上的力，在此可将作用到至少一个与选择的矫直辊共同作用的、布置在待矫直的矫直物料的相对一侧的矫直辊上的力用作测量参数。选择的矫直辊可相对于质量流方向布置在矫直辊系统的末端区域中，优选地布置在矫直辊系统的中间区域中，或特别优选地布置在起始区域中。测试调整为调整选择的矫直辊，其不是用于矫直待矫直的矫直物料，而是用于随后调整矫直辊系统的至少一个矫直辊(该矫直辊也可为选择的矫直辊本身)，以便矫直待矫直的矫直物料。可在考虑待矫直的矫直物料的弹性和/或塑性的可变形性的情况下确定相应预定的沉入深度。力和调节行程例如可通过有联系的力-调节行程-测量获取，由力-调节行程-测量可导出力与调节行程的相关性。测试调整可在矫直之前、直接在开始矫直时或在矫直过程的中断暂停中进行。通过后者可检查矫直辊系统的至少一个矫直辊的完成的调整是否能够被保持或是否必须被改动。
根据另一有利的设计方案，由不同的测量参数的值导出的关系通过比较函数形成，其借助于平差计算由不同的测量参数的相应的值导出，其中，由不同的测量参数的实际值导出的实际关系通过实际比较函数形成，其借助于平差计算由不同的测量参数的相应的实际值导出。例如可将回归计算或曲线拟合法用作平差计算。因此，根据该设计方案，不是将各个值彼此比较，而是将函数或对其进行描述的参数彼此比较，以便从模型中选择出关联性。
另一有利的设计方案规定，由以下的值或实际值导出关系或实际关系：用于选择的矫直辊的调节行程的值或实际值，对于该调节行程，在测试调整期间作用到选择的矫直辊和/或与选择的矫直辊共同作用的矫直辊上的力偏离零值；在测试调整期间作用到选择的矫直辊和/或与选择的矫直辊共同作用的矫直辊上的力的值或实际值，自该力起，待矫直的矫直物料塑性变形；以及由在测试调整期间组合的力-调节行程-测量导出的力-行程-曲线在待矫直的矫直物料仅仅弹性变形的区域中的斜率的值或实际值。在这种力-行程-测量中，作用到选择的矫直辊上的力与选择的矫直辊的调节行程相关地获取。在实践中，力的零值设有公差，以便仅当选择的矫直辊与待矫直的矫直物料实际接触时才获取选择的矫直辊的调节行程的值或实际值。如果零值没有设有公差，例如由于矫直辊系统中的振动可能出现错误地获取相应的值或实际值，必须防止这种情况。
此外，认为有利的是，将在矫直辊系统的进入侧首先与待矫直的矫直物料接触的矫直辊用作选择的矫直辊。因此，可尽可能早地、尤其在开始矫直待矫直的矫直物料之前借助于矫直辊系统本身确定至少一个矫直物料特性，这带来在矫直时废品的减少和矫直辊系统可用性的提高。
根据另一有利的设计方案，在考虑待矫直的矫直物料的厚度的情况下调整至少一个矫直辊。待矫直的矫直物料的厚度可单独地由矫直辊系统借助于合适的获取装置(例如基于激光的厚度测量系统)来获取。待矫直的矫直物料的厚度是对最佳地调整矫直辊系统的矫直辊而言重要的调节参数。
有利地，在开始矫直辊系统的矫直运行之前或在开始矫直辊系统的矫直运行时确定矫直物料特性。后者意味着矫直物料特性的在线确定，从而不必为此使矫直辊系统停止运转。由此提升矫直辊系统的生产率。
另一有利的设计方案规定，在矫直辊系统的矫直运行期间监测确定的矫直物料特性，其中，在发现实际矫直物料特性与确定的矫直物料特性有偏差时，重新调节对至少一个矫直辊的调整。可在待矫直的矫直物料的整个长度上监测矫直物料特性。方法的该设计方案是有利的，因为待矫直的矫直物料的矫直物料特性通常有变化。根据方法的该设计方案，可考虑到这种情况以最佳地调整矫直辊系统的矫直辊。
根据另一有利的设计方案，在矫直辊系统的矫直运行期间，位于矫直辊系统中的待矫直的矫直物料的弹性模量由相应通过矫直辊产生的当前转矩和由待矫直的矫直物料的分别作用到矫直辊上的力导出的屈服极限导出。据此，在矫直运行中矫直的矫直物料的矫直物料特性、即弹性模量可在矫直辊系统没有停止运转的情况下予以确定。确定的弹性模量可用于调节矫直辊的相应的调整。可在考虑矫直辊的相应的调整情况下调节各矫直辊的转速，以在很大程度上降低在待矫直的矫直物料中由于待矫直的矫直物料与矫直辊的接触或由于矫直辊的相应的转矩产生的机械应力。
另一有利的设计方案规定，包含在模型中的关联性通过对待矫直的矫直物料的先前的测量来确定，其中，借助于矫直辊系统、相同构造的矫直辊系统或单独的试验装置在不同的矫直物料处执行测量。据此，模型含有以经验为依据确定的关联性。存在这样的可行性，由当前的实际测量产生其他的关联性并且将其存储在模型中。
根据本发明的计算机程序包括存储在计算机可读的数据载体上的程序代码段，当在计算机或相应的计算单元上实施程序代码段时，其引起计算机或相应的计算单元执行根据上述设计方案中的一种或上述设计方案的任意组合的方法。上文关于方法提到的优点相应地适用于计算机程序。
根据本发明的数据载体包括上面提到的计算机程序。上文关于方法提到的优点相应地适用于数据载体。
因此，根据本发明的计算机系统的特征在于，上面提到的计算机程序加载到计算机系统上。上文关于方法提到的优点相应地适用于计算机系统。
附图说明
下面参考附图借助优选的实施例示例性地阐述本发明，其中，下文中示出的特征可不仅单独地而且可以彼此的各种组合呈现本发明的方案。其中：
图1示出了由根据本发明的力-行程-测量导出的示例性的力-行程-图表，并且
图2示出了根据本发明的方法的实施例的流程。
具体实施方式
图1示出了由根据本发明的力-行程-测量导出的示例性的力-行程-图表。在横坐标上标出调节行程s，并且在纵坐标上标出作用到用于力-行程-测量的所选择的矫直辊上的力F。在调节行程s0处，作用到选择的矫直辊上的力F可为零(有一定的公差)。通过mel表示在选择的矫直辊开始沉入到相应的矫直物料中时由力-行程-测量导出的力-行程-曲线1在力-行程-曲线1的近似线性的区域中的斜率，其中，在该线性区域中，待矫直的矫直物料弹性变形。力Fpl表示作用到选择的矫直辊上的力，自该力起，力-行程-曲线1的近似线性的区域转变到力-行程-曲线1的非线性的区域中，在该非线性的区域中，待矫直的矫直物料塑性变形。
图2示出了根据本发明的方法的实施例的流程。在步骤10中，获取至少一个测量参数和/或两个或多个测量参数的至少一个值。在步骤20中，建立关联性，其中，每个关联性一方面使至少一个测量参数的至少一个之前获取的值和/或另一方面使由不同的测量参数的之前获取的值导出的关系与确定的矫直物料特性唯一地关联。在步骤30中，将关联性以至少一个工艺特性曲线族的形式存储在模型中。
在步骤40中，获取至少一个测量参数和/或两个或多个测量参数的至少一个实际值，或确定由不同的测量参数的获取的实际值导出的实际关系。在步骤50中，为了由模型确定在按计划矫直待矫直的矫直物料时应考虑的矫直物料特性，通过以下方式使获取的实际值或实际关系与包含在模型中的关联性相匹配，即，所选择的矫直物料特性与测量参数的、基本上与测量参数的确定的实际值相当的值关联，或使该矫直物料特性与由不同的测量参数的值导出的、基本上与确定的实际关系相当的关系关联。在步骤60中，将在步骤50中选择的矫直物料特性用于调整矫直辊系统的矫直辊。图2中的虚线表示用于确定实际值或实际关系的试验测量，为了执行试验测量，短暂地中断正在进行的矫直工艺。该试验测量可用于模型的更新或补充。
附图标记列表
1 力-行程-曲线
10 步骤
20 步骤
30 步骤
40 步骤
50 步骤
60 步骤

Claims (13)

1.一种用于在考虑矫直物料的至少一个矫直物料特性的情况下调整设立成对所述矫直物料进行矫直的、具有多个矫直辊的矫直辊系统的至少一个矫直辊的方法，其中，所述矫直物料特性由含有关联性的模型确定，其中，每个关联性一方面使至少一个测量参数的至少一个之前获取的值和/或另一方面使由不同的测量参数的之前获取的值导出的关系与确定的矫直物料特性唯一地关联，其中，所述测量参数的实际值或由不同的测量参数的实际值导出的实际关系通过至少一个试验测量确定，并且其中，所述矫直物料特性通过以下方式由模型来确定，即，所选择的矫直物料特性与所述测量参数的基本上与所述测量参数的确定的实际值相当的值关联、或与由不同的测量参数的值导出的、基本上与确定的实际关系相当的关系关联。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将由所述矫直辊系统的选择的矫直辊在所述矫直辊系统的矫直运行期间产生的转矩、在选择的矫直辊测试调整期间直至在相应的矫直物料中达到预定的沉入深度为止作用到选择的矫直辊上的力和/或在选择的矫直辊的测试调整期间直至在相应的矫直物料中达到预定的沉入深度为止选择的矫直辊的调节行程用作测量参数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过比较函数形成由不同的测量参数的值导出的关系，该比较函数借助于平差计算由不同的测量参数的相应的值导出，其中，通过实际比较函数形成由不同的测量参数的实际值导出的实际关系，该实际比较函数借助于平差计算由不同的测量参数的相应的实际值导出。
4.根据权利2或3要求所述的方法，其特征在于，由以下的值或实际值导出关系或实际关系：选择的矫直辊的调节行程的值或实际值(s0)，在该调节行程处在测试调整期间作用到选择的矫直辊和/或与选择的矫直辊共同作用的矫直辊上的力偏离零值；在测试调整期间作用到选择的矫直辊和/或与选择的矫直辊共同作用的矫直辊上的力的值或实际值(Fpl)，自该力起，待矫直的矫直物料塑性变形；和由组合的力-调节行程-测量在测试调整期间导出的力-调节行程-曲线(1)在待矫直的矫直物料的仅仅弹性变形的区域中的斜率的值或实际值(mel)。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，将在所述矫直辊系统的进入侧首先与待矫直的矫直物料接触的矫直辊用作选择的矫直辊。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在考虑待矫直的矫直物料的厚度的情况下调整所述至少一个矫直辊。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述矫直辊系统的矫直运行之前或在开始矫直运行时确定所述矫直物料特性。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述矫直辊系统的矫直运行期间监测确定的矫直物料特性，其中，在发现实际矫直物料特性与确定的矫直物料特性的偏差时，重新调节所述至少一个矫直辊的调整。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述矫直辊系统的矫直运行期间，由相应通过所述矫直辊产生的当前转矩和所述待矫直的矫直物料的由相应作用到矫直辊上的力导出的屈服极限来导出位于所述矫直辊系统中的待矫直的矫直物料的弹性模量。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，通过对待矫直的矫直物料的先前的测量确定包含在模型中的关联性，其中，借助于所述矫直辊系统或相同构造的矫直辊系统对不同的矫直物料执行测量。
11.一种计算机程序，具有存储在计算机可读的数据载体上的程序代码段，当在计算机或相应的计算单元上实施该程序代码段时，该程序代码段引起计算机或相应的计算单元执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。
12.一种数据载体，具有根据权利要求11所述的计算机程序。
13.一种计算机系统，在该计算机系统上加载有根据权利要求11所述的计算机程序。
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