用于矯直金屬帶材的裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于矯直金屬帶材的裝置，其包括上部的第一組(1)和下部的第二組(1')在帶材行進方向上分別直接前后依次布置的矯直輥，以及一組在橫向方向上彼此并排布置的、可單個操控的調整元件(2)，其中，通過這組調整元件(2)可調整矯直輥(1)中的至少第一個矯直輥的軸向彎曲走向，其中，設置至少第二組在橫向方向上彼此并排相繼布置的、可單個操控的調整元件(2)，其中，通過第二組調整元件可調整矯直輥(1)中的至少第二個矯直輥的軸向彎曲走向，特別是與所述第一矯直輥(1)的彎曲走向不同地進行調整。
【專利說明】用于矯直金屬帶材的裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種根據權利要求1和權利要求9的前序部分所述的用于矯直金屬帶材的裝置以及一種具有權利要求12所述的特征的用于矯直金屬帶材的方法。
【背景技術】
[0002]文獻US 4，881，392描述了一種用于矯直金屬帶材的系統,在其中，矯直區間布置在軋制設備之后，并且用于測量金屬帶材的平整度的測量裝置又沿帶材行進方向布置在矯直區間之下。
【發明內容】
[0003]本發明的目標是，提供一種用于矯直金屬帶材的裝置和方法，在其中，實現良好地優化矯直過程。
[0004]對于開頭所述的根據權利要求1的前序部分所述的裝置，根據本發明，該目標通過權利要I的特征部分的特征實現。
[0005]通過至少第二組在橫向上彼此并排布置的、可單個操控的調整元件可尤其有所差別地調整矯直輥對板材的作用，通過所述調整元件可調整矯直輥中的至少第二個矯直輥的軸向彎曲走向。
[0006]在本發明的一種優選實施方式中規定，設置在帶材行進方向上前后依次布置的至少三組調整元件，每組分別有至少三個調整元件，其整體形成可單個操控的調整元件的區域，借助于該調整元件的區域，多個在帶材行進方向上前后依次布置的矯直輥可在其各自的彎曲走向上獨立地進行調整。這種調整元件的區域通常實現了通過矯直過程尤其準確地修正帶材偏差。此外，可根據需求動態地實現特別是在相對短的帶材區段中的局部修正。這種相對局部的帶材偏差例如可首先通過布置在裝置輸入側的測量裝置獲取。
[0007]總地來說優選地規定，調整元件包括液壓缸。液壓缸可快速地且在寬的范圍內根據相應的對矯直力的需求進行調整。但是，在替代的或補充的詳細設計方案中，也可使用螺紋調整件、楔形塊調整件或類似者作為調整元件。
[0008]在一種優選的實施方式中，調整元件組中的至少一組、優選地多組支撐在形狀穩定的橫桿上。在本發明的思想中，形狀穩定在此應理解為，橫桿的平面轉動慣量至少相當于矯直輥的平面轉動慣量的多倍。在另一詳細設計方案中，可借助于至少一個橫桿調整元件調整橫桿繞帶材行進方向的傾斜。由此，得到了裝置的其它調整可能性。橫桿調整元件同樣優選地可為液壓調整元件、但是替代地或補充地也為楔形塊調整件或螺紋調整件。
[0009]在通常優選的改進方案中規定，矯直輥中的至少一個矯直輥的端側支承區域可由側面的調整元件進行調整并被加載，特別是在與調整元件相反的方向上被加載。由此，尤其可實現對間隙和壓緊力的簡單調整。優選地，側面的調整元件可構造成液壓缸。
[0010]在簡單的且通常優選的結構上的實現方案中，調整元件可作用到用于多個支撐滾子的保持組件上，其中，支撐滾子將調整元件的力傳遞到矯直輥之一上。在優選的詳細設計方案中，在此保持組件包括在軸向方向上相互連接的用于支撐滾子的支承區段組成的鏈。由此，可最優地截住在軸向方向上出現的力，從而在局部可良好地限定相應調整元件的作用，并且在調整元件或支撐滾子的區域中不會出現歪斜或類似現象。
[0011]此外，對于根據權利要求9的前序部分所述的裝置，本發明的目標通過權利要求9的特征部分的特征實現。通過已經在矯直輥組之前布置了測量設備，可實現尤其精確的測量，根據該測量可使通過矯直區間的次數最小化。特別是，通過連接在之前的測量設備可決定是否必須進行矯直。在理想情況下，帶材甚至可以不通過矯直區間或者在沒有矯直輥壓緊的情況下通過矯直區間。
[0012]通過在矯直輥之前和之后分別設置一個測量設備，在同一次通過時可決定是否需要第二次通過矯直區間。從在矯直區間之前和之后的兩個測量設備的測量的比較中，此外可導出對矯直區間的調整元件的調整的優化或改變，以實現優化的下一次通過。在此，可以為第二次通過或一般地說可以為第η次通過。
[0013]在優選的詳細設計方案中，測量設備包括光學的、特別是激光光學的金屬帶材形狀測量，其中，金屬帶材首先在測量設備的區域中主要無拉應力地被引導。那么，當與帶材引導相關的拉力保持很小使得其僅僅以可忽略的方式影響帶材的空間變形時，才給出主要無拉應力的引導。
[0014]在替代的或補充的詳細設計方案中，除了光學地獲取空間變形之外也可規定，在限定的拉應力下通過機械的測試滾輪掃描帶材，以在帶材中測量沿著寬度變化的應力并且用作用于調整矯直區間的調整元件的標準。
[0015]總地來說，有利地，根據權利要求9或10所述的裝置此外包括根據權利要求1至8中任一項所述的一個或多個附加的特征。可理解的是，這種裝置的特殊實施方式分別可任意與裝置的在矯直輥之前和之后分別有測量設備的方案相組合。
[0016]此外，本發明的目標通過具有權利要12所述特征的用于矯直金屬帶材的方法實現。尤其優選地，但是不必要的是，使用根據本發明的裝置用于根據本發明的方法。
[0017]通過由布置在第一次通過矯直區間之前的第一測量設備以及由布置在矯直區間之后的第二測量設備測量形狀和/或應力，可尤其好地優化矯直過程并且使可能需要的通過矯直區間的次數最小化。可理解是，根據測量結果以計算機輔助的方式進行優化。在此，此外可使用同一帶材之前通過時的數據和/或所儲存的特別是與待矯直的材料、帶材等相關的1?型。
[0018]在有利的改進方案中規定，根據測量結果在步驟d中重復步驟b和C。
[0019]特別是，可在與以上通過過程相反的方向上進行第二次或第η次帶材通過。
[0020]從以下描述的實施例中以及從屬權利要求中得到本發明的其它優點和特征。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021 ] 下面描述本發明的優選實施例并且根據附圖詳細進行解釋。
[0022]圖1從前方示出了根據本發明的裝置的示意圖，
[0023]圖2示出了圖1的裝置的示意性俯視圖，
[0024]圖3示出了在第二調整中的圖1中的裝置，
[0025]圖4示出了在第三調整中的圖1中的裝置，
[0026]圖5a至5f示出了圖1中的裝置的支承區段的多個變型方案，
[0027]圖6示出了帶有兩個測量設備的根據本發明的裝置的示意性整體視圖。
【具體實施方式】
[0028]在圖1中示出的用于矯直金屬帶材的裝置僅僅在上半部分的范圍中示出，其包括多個在帶材行進方向(垂直于在圖1中的圖紙平面)上前后依次布置的矯直軋輥I。
[0029]矯直軋輥I分別被一組的多個調整元件2加載力，所述調整元件2沿著矯直軋輥I的長度在橫向或軸向方向上彼此并排布置。調整元件分別包括一個力導入單元，其為可獨立地且自動地操控的液壓缸2a的形式，該液壓缸2a作用到支承區段鏈4的一個支承區段3上。在此，調整元件2a的活塞端部可傾斜地壓靠在支承區段上，例如壓在相應的變形部(未示出)中。可理解的是，通過調整元件調整的矯直輥I的彎曲走向在圖1、圖3和圖4中出于解釋的原因而被夸大地示出。
[0030]在支承區段3上分別可旋轉地支承有一對支撐滾子5，其壓到矯直輥I上并且由此在旋轉期間調整其彎曲走向。
[0031]在圖5a至5f中示出了支承區段鏈的不同替代構造方案。在根據圖5a至5c的構造方案中，支承區段3以碰撞點齊平的方式彼此貼靠，其中，共同作用的端面可根據需要成型。圖5a示出了帶有平的端面的簡單成型部。圖5b示出了兩個凸形的成型部，通過該成型部減小了摩擦面積。圖5c示出了凹形的端面，相鄰的凸形的端面接合到該凹形的端面中，從而相對于彼此產生支承區段的準確位置。
[0032]在根據圖5d至圖5f的示例中，相鄰的支承區段分別相互連接，其中，連接部位相對于勻質的棒材提供更高的運動性。在5d中，這通過實心棒材的局部弱化實現。圖5e示出了通過在支承區段之間的可由金屬或其它材料制成的彈性連接器形成的連接。圖5f示出了一種布置方案，在該布置方案中相鄰的支承區段通過鉸鏈、例如旋轉鉸鏈相互連接。
[0033]調整元件2通過其液壓缸在與矯直輥相反的一側上支撐在抗彎的或形狀穩定的橫桿6上。該橫桿通過在這里為兩個的橫桿調整元件7可傾斜地調整，以為了維護的目的提供矯直輥的其它調整可能性和/或橫桿的移動性。橫桿調整元件7同樣設計成液壓缸。
[0034]矯直輥7在端側被容納在旋轉軸承8中，該旋轉軸承自身分別通過側面的調整元件9以可調整力的方式支撐在橫桿6上。特別是，側面的調整元件9在與調整元件2相反的方向上被加載力，以調整矯直輥7的彎曲走向。
[0035]特別是可從根據圖2的示意性圖示中看出，在此前后依次布置的、在這里為五個的矯直輥I中的每一個在其彎曲走向方面可在很大程度上獨立地進行調整。為此，為矯直輥I中的每一個設置一組在軸向方向上彼此并排布置的調整元件2。在該示例中，五個矯直輥I中的每一個分別通過一組五個在橫向上相鄰布置的調整元件2進行調整，從而總共得到5X5個可獨立調整的調整元件2的區域。
[0036]五個矯直輥I在端側上分別被容納在梁10中，在這些梁中布置有矯直輥I的旋轉軸承8。兩個梁10中的每一個在此被側面的調整元件9中的一個保持住。在此，有利地對梁進行引導，使得在帶材行進方向上不會出現傾斜。替代地或補充地，多個側面的調整元件9也可作用在同一個梁10上。此外替代地，每個單個的矯直輥I也可在端側上被容納在側面的調整元件7中，或者分別多個、例如兩個矯直輥分別通過一個梁在其旋轉支承部方面結合在一起。
[0037]優選地，所有在此描述的液壓缸都具有圓形的橫截面。本發明的原理是，使用盡可能多的結構相同的標準調整元件，并且省去特殊結構、例如具有長形橫截面的缸。
[0038]以上描述的裝置的上半部分可基本上對稱地重復作為下半部分，其帶有一組下方的矯直輥I’ (示意性地見圖6)。由此，可實現如在圖3中示出的矯直輥的與圖1相反的彎曲，其中，通過下半部分的(未示出的)調整元件的推力進行調整。
[0039]在根據圖4的調整中，出現矯直輥繞帶材行進方向的線性傾斜。這種傾斜可如示出的那樣通過調整元件2、7實現或者也可通過橫桿6的傾斜實現。
[0040]根據圖6的示意性側視圖示出了如以上描述的裝置，此外在帶材行進方向上在該裝置之前布置有第一測量設備11并且在該裝置之后布置有第二測量設備12。
[0041]測量設備11、12實施成結構相同，并且借助于光學系統、特別是激光光學系統測量在很大程度上未被張緊的金屬帶材13的不平度。
[0042]此外，圖6解釋了一種方法，在其中根據本發明首先在矯直之前獲得金屬帶材13的表面情況、確切地說平整度和/或金屬帶材13的固有應力。在第一測量設備11中此外產生數據，該數據通過連接部Ila輸入到電子控制單元或安裝在其中的模型14中。為了測量，金屬帶材13例如可位于滾子15上并且在此被掃描。也可設想，在通過期間獲取金屬帶材的平整度和/或固有應力。為了該目的，也可實現逆向運行。
[0043]優選地，所有矯直輥1、但是至少上方的矯直輥I配備有傳感器16和執行器17并且通過連接部18與模型14相連接。傳感器可測量例如力、力矩、位置、傾斜、變形等。執行器、例如以上描述的調節元件2能夠傳遞力和力矩，實現或產生位置(例如位移)、傾斜、變形等。由此，可實現單個矯直輥I的任意多個位置和變形并且由此實現矯直輥的相對于彼此的位置。
[0044]通過連接在矯直輥之后的另一測量設備12，在矯直過程之后至少可選地重新測量金屬帶材13。所產生的數據通過連接部12a提供給模型14。
[0045]模型14在一個或多個計算器中描繪出并且由其它生效的子模型組成。其為用于待矯直的材料的材料模型、用于描繪矯直過程的模型、用于描繪機械部件以及其在矯直期間的共同作用的機械模型、用于處理傳感器信號的模型、用于處理和準備矯直物13的幾何結構(平整度/平整度偏差)和固有應力的模型、用于防止平整度偏差的模型、用于操控矯直機的執行器的模型等。
[0046]所有數據和信號被結合到相應的模型、控制回路和算法中。在整體的技術模型中實現集成的總結和處理。
[0047]該模型例如可自動地或者輔助操作者地決定，是否應再次矯直金屬帶材13，或者是否釋放金屬帶材13以便繼續處理。通過模型14可根據對最終產品的要求來調整在平面P_1中的局部沉入深度El直至在平面P_n中的沉入深度En。不僅平行的矯直間隙RS可理解成所述局部的沉入深度，而且可通過其中至少一個矯直輥I的傾斜和彎曲產生的不恒定的矯直間隙RS也可理解成該局部的沉入深度。矯直機可借助于模型14運行，使得其可靜態地或動態地(在矯直過程期間)改變沉入深度和矯直間隙。同樣可設想，支撐寬度a可通過矯直輥I的移動改變，并且由模型14控制或調節。
[0048]金屬帶材13的標準通過方向或者說第一通過方向根據圖6從右向左實現。平面19可用作用于測量設備和沉入深度的參考平面。可能的第二次通過可特別是從左向右實現，特別是在串聯測量系統中。
[0049]借助于所描述的方法實現，在其平整度和/或其固有應力方面描述金屬帶材的實際狀態，并且所獲得的數據被提供給在計算器中描繪出的模型。之后，該模型能夠控制并調節矯直過程。矯直結果可借助于在第二測量設備11、12中的第二次測量確定。這些數據可用于自動地適應和優化模型。可完全自動或部分自動地優化和記錄矯直過程。
【權利要求】
1.一種用于矯直金屬帶材的裝置，其包括: 上部的第一組(I)和下部的第二組(I’)在帶材行進方向上分別直接前后依次布置的矯直輥，以及 一組在橫向方向上彼此并排布置的、能單個操控的調整元件(2)，其中，通過這組調整元件(2)能夠調整所述矯直輥(I)中的至少第一個矯直輥的軸向彎曲走向， 其特征在于， 設置至少第二組在橫向方向上彼此并排布置的、能單個操控的調整元件(2)，其中，通過所述第二組調整元件能夠調整所述矯直輥(I)中的至少第二個矯直輥的軸向彎曲走向，特別是與所述第一個矯直輥(I)的彎曲走向不同地進行調整。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，設置在帶材行進方向上前后依次布置的至少三組調整元件，每組分別有至少三個調整元件(2)，其整體形成能單個操控的調整元件(2)的區域，借助于所述調整元件的區域，多個在帶材行進方向上前后依次布置的矯直輥(I)可在其各自的彎曲走向上獨立地進行調整。
3.根據上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述調整元件(2)包括液壓缸(2a)。
4.根據上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述調整元件(2)的組中的至少一組、特別是多組支撐在形狀穩定的橫桿(6)上。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述橫桿(6)繞所述帶材行進方向的傾斜能夠借助于至少一個橫桿調整元件(7)進行調整。
6.根據上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述矯直輥中的至少一個矯直輥的端側支承區域(8)能夠由側面的調整元件(9)進行調整并被加載，特別是在與所述調整元件(2)相反的方向上被加載。
7.根據上述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述調整元件(2)作用到用于多個支撐滾子(5)的保持組件(4)上，其中，所述支撐滾子(5)將所述調整元件(2)的力傳遞到一個矯直棍(I)上。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述保持組件包括由在軸向方向上相互連接的用于所述支撐滾子(5)的支承區段(3)組成的鏈(4)。
9.一種用于矯直金屬帶材的裝置，其包括: 上部的第一組(I)和下部的第二組(I’)分別在帶材行進方向上前后依次布置的矯直棍，以及 一組能操控的調整元件(2)，其中，通過這組調整元件(2)能夠調整所述矯直輥(I)中的至少幾個矯直輥的定位， 其特征在于， 不僅在所述組的矯直輥(1、1’)之前而且在其之后設置測量設備(11、12)，通過所述測量設備能夠測量在所述金屬帶材(13)中的不平度和/或應力，其中，所述兩個測量設備(11、12)被用于在同一矯直過程中調整所述矯直輥(I)。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述測量設備(11、12)包括光學的、特別是激光光學的金屬帶材(13)形狀測量，其中，所述金屬帶材(13)至少在所述測量設備(11、12)的區域中主要無拉應力地被引導。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特征在于，具有根據權利要求1至8中任一項所述的一個或多個附加的特征。
12.一種用于特別是借助于根據上述權利要求中任一項所述的裝置矯直金屬帶材的方法，其包括以下步驟: a.在第一次通過矯直區間之前借助于測量設備(11)測量所述金屬帶材(13)的形狀和/或應力； b.特別是借助于電子控制單元(14)，根據對所述金屬帶材(13)的測量調整所述矯直區間的矯直輥(I); c.借助于通過所述矯直區間對所述金屬帶材(13)進行矯直； d.借助于在所述矯直區間的輸出側的第二測量設備(12)測量所述金屬帶材(13)的形狀和/或應力。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，根據測量結果在步驟d.中重復步驟b.和 C.。
14.根據權利要求13所述的方法，其特征在于，在彼此相繼的矯直過程時，所述金屬帶材(13)在分別相反的方向上通過所述矯直區間。
【文檔編號】B21D1/02GK104379271SQ201380025744
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年3月12日 優先權日:2012年3月15日
【發明者】F-G·本納, R·德默爾, R·弗朗茨, M·基平, P·約萊特, J·阿特爾 申請人:西馬克·西馬格公司