AT524979B1

AT524979B1 - Drahtrichtmaschine und Verfahren zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial

Info

Publication number: AT524979B1
Application number: ATA50312/2021A
Authority: AT
Original assignee: Evg Entwicklungs U Verwertungs Ges M B H
Priority date: 2021-04-27
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2025-07-15
Also published as: WO2022229850A1; EP4329959A1; BR112023019770A2; US20240207921A1; EP4329959B1; IL308038A; AT524979A1; CN117241901A

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial mittels einer Dressurvorrichtung mit an gegenüberliegenden Seiten des durchlaufenden Materials (1) versetzt angreifenden Richtrollen, von denen einige abhängig von einem Modell, das anhand von Eingangsdaten des Materials ermittelt worden ist, automatisch so angestellt werden, dass die Anforderungen an die Geradheit erfüllt werden, wobei die Stellung mindestens einer Richtrolle laufend adaptiert wird aufgrund der genannten, beim Durchlauf durch die Dressurvorrichtung erfassten Daten, welche für die erzielte Geradheit repräsentativ sind, wobei die Auslenkung des Materials im eingespannten Zustand nach dem Durchgang durch die Anordnung der Richtrollen (3, 4, 6, 10) in Y- und in Z-Richtung mittels drei voneinander entlang der X-Achse des Materials angeordneter Sensoren (13, 14, 15) gemessen und die erhaltenen Messwerte in das die Anstellung der anstellbaren Richtrollen steuernde Modell eingegeben werden.

Description

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Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial mittels einer Dressurvorrichtung mit an gegenüberliegenden Seiten des durchlaufenden Materials versetzt angreifenden Richtrollen, von denen einige abhängig von einem Modell, das anhand von Eingangsdaten des Materials ermittelt worden ist, automatisch so angestellt werden, dass die Anforderungen an die Geradheit erfüllt werden, wobei die Stellung mindestens einer Richtrolle laufend adaptiert wird aufgrund der genannten, beim Durchlauf durch die Dressurvorrichtung erfassten Daten, welche für die erzielte Geradheit repräsentativ sind, wobei innerhalb des Modells eine X-Achse in der Durchlaufrichtung des Materials liegt, sowie eine Y- und eine Z-Achse senkrecht zueinander und zur X-Achse.

[0002] Die Erfindung betrifft ferner eine Drahtrichtmaschine bzw. eine Vorrichtung zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial mit einer Dressurvorrichtung mit zwei einander gegenüber längsversetzt angeordneten Reihen von antriebslosen Richtrollen, die im Betrieb an einem zwischen den Reihen durchlaufenden Material angreifen, um dieses geradezurichten, wobei einige Richtrollen abhängig von einem Modell automatisch gesteuert so an das Material anstellbar sind, dass die Anforderungen an die Geradheit des aus der Dressurvorrichtung austretenden Materials erfüllt sind, wobei innerhalb des Modells eine X-Achse in der Durchlaufrichtung des Materials liegt, sowie eine Y- und eine Z-Achse senkrecht zueinander und zur X-Achse.

[0003] Die WO 2020/172694 lehrt ein Verfahren und eine Vorrichtung, bei welchen ein Draht in einer anpassbaren Richtvorrichtung gerade gerichtet werden kann. Dafür werden laufend entweder die Temperatur des Drahtes, die Kräfte auf die Richtrollen oder die Auslenkung des gerichteten freien Drahtes nach Verlassen der Richtvorrichtung gemessen, in ein Modell eingegeben und zur Anpassung der Anstellung einiger Richtrollen an den Draht verwendet. Nachteilig ist, dass im Fall der Messung der Drahtauslenkung ein freier Draht vorhanden sein muss, der nicht unmittelbar automatisiert weiterverarbeitbar ist.

[0004] Die WO 2015/144539 A1 offenbart ein Verfahren, bei welchem innerhalb einer Testmessung ein Zusammenhang u.a. von Kräften, die auf Richtwalzen wirken, und „Richtguteigenschaften“, wie etwa die Planheit des Richtgutes, ermittelt wird. Anschließend wird ein Modell gebildet, das es erlaubt, innerhalb eines Richtprozesses aus laufenden Richtguteigenschaften die Anstellung von Richtwalzen anzupassen, allerdings ohne dabei Kräfte zu messen. Nachteilig ist, dass das Verfahren nur im Rahmen einer Testmessung stattfindet.

[0005] Vorrichtungen und Verfahren zum Geraderichten von Bandmaterial mit einer Serie von Richtrollen, wobei Sensoren für die Auslenkung des Richtgutes zur Anwendung kommen, sind ferner auch aus EP 0916425 A1, WO 2020/230181 A1, DE 19503850 C1 und DE 60105312 T2 bekannt. In EP 0916425 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, welches/welche durch den Einsatz eines Auflagetisches 7 eine abhebende Auslenkung des Richtgutes ermöglicht. In DE 60105312 T2 ist eine abhebende Auslenkung des Richtgutes durch eine dabei in Einsatz kommende Auflagerolle möglich. Schließlich ist auch in dem Verfahren bzw. der Vorrichtung aus WO 2020/230181 A1 das Richtgut als frei zu erachten, da die vorgesehenen Messmittel 31 und 32 keine haltende Wirkung entfalten.

[0006] Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen geschlossenen Regelkreis für ein autonomes Verfahren anzugeben, um Richtgut von unbekannter, variabler Krümmung geradezurichten, wobei das Drahtende nicht frei sein, wobei die Richtmaschine nicht besonders viel länger als herkömmlich gebaut werden, und wobei keine gesonderte Testmessfahrt durchgeführt werden muss.

[0007] Dies wird beim eingangs genannten Verfahren dadurch erreicht, dass die Auslenkung des Materials im eingespannten Zustand nach dem Durchgang durch die Anordnung der Richtrollen in Y- und in Z-Richtung mittels drei voneinander entlang der X-Achse des Materials angeordneter Sensoren gemessen und die erhaltenen Messwerte in das die Anstellung der anstellbaren Richtrollen steuernde Modell eingegeben werden.

[0008] In einer Ausführungsform des Verfahrens werden Dressurvorrichtungen hintereinander

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vom Draht oder vom Bandmaterial durchlaufen, wobei die eine Dressurvorrichtung horizontal angeordnete Richtrollen und die andere vertikal angeordnete Richtrollen aufweist.

[0009] In einer weiteren vorteilhaften Alternative wird das Material in Durchlaufrichtung gesehen hinter dem dritten Sensor auf vorbestimmte Längen geschnitten.

[0010] Die Messung der Position des Materials erfolgt in Durchlaufrichtung gesehen hinter allen Richtrollen durch Messung der Abweichung des Materials von der Durchlaufachse (der X-Achse) in der Anstellrichtung der Richtrollen (Y-Achse) und senkrecht zu diesen beiden Achsen (der ZAchse). Hierfür kommen bekannte optische Messverfahren durch z.B. Laserabstandssensoren (sogenannte Laserscanner) oder Ultraschallsensoren in Frage. Es ist denkbar, dass die Positionsmessung nur zu Beginn des Verfahrens zu Kalibrationszwecken durchgeführt wird, während im laufenden Betrieb die Messung der an den Richtrollen angreifenden Kräfte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genügt.

[0011] Die Erfindung betrifft im Übrigen eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Erfindung besteht bei einer solchen Vorrichtung darin, dass drei voneinander in X-Richtung beabstandete Sensoren zur Messung der Auslenkung des Materials in Z- und in YRichtung in Bewegungsrichtung des Materials gesehen hinter der Dressurvorrichtung angeordnet sind, wobei alle erhaltenen Messwerte dem das Anstellen der anstellbaren Richtrollen steuernden Modell zuführbar sind, und wobei das Material hinter der Dressurvorrichtung in den eingespannten Zustand bringbar ist.

[0012] In einer Alternative der Erfindung ist in Durchlaufrichtung gesehen hinter dem dritten Sensor eine Drahtschere angeordnet.

[0013] Bevorzugt ist in einer weiteren Ausführungsform, dass zwei Dressurvorrichtungen hintereinander vom Draht durchlaufen werden, wobei eine Dressurvorrichtung horizontal angeordnete Richtrollen und die andere vertikal angeordnete Richtrollen aufweist.

[0014] Ebenso ist in einer Alternative denkbar, dass sich in Durchlaufrichtung gesehen hinter dem dritten Sensor eine zweite Dressurvorrichtung mit zwei einander gegenüber längsversetzt angeordneten Reihen von antriebslosen Richtrollen, die im Betrieb an einem zwischen den Reihen durchlaufenden Material angreifen, angeordnet ist, wobei die zweite Dressurvorrichtung gegenüber der ersten um 90° versetzt am Material angreift.

[0015] Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, worin

[0016] Fig. 1 eine Dressurvorrichtung mit einem durch diese laufenden Draht, [0017] Fig. 2 dieselbe Dressurvorrichtung mit angedeuteten Messstellen, [0018] Fig. 3 das graphische Modell einer Drahtauslenkung und

[0019] Fig. 4 einen Regelkreis als Blockdiagramm zeigt.

[0020] Die Dressurvorrichtung der Fig. 1, die zum Stand der Technik zählt, besitzt zwei gegeneinander horizontal versetzt angeordnete Reihen horizontaler Richtrollen 3, 4, 6, 10. Eine Reihe greift am zu richtenden Drahtmaterial 1 unten und die andere Reihe am zu richtenden Draht oben an. Das zu richtende Drahtmaterial 1 kann auch Bandmaterial (nicht gezeigt) sein; im folgenden wird mit dem Ausdruck Drahtmaterial der Draht oder Bandmaterial bezeichnet. Die Richtrollen 3, 4, 6, 10 haben keinen Drehantrieb, die Dressurvorrichtung wird vom Draht als Material 1 durchlaufen, der durch nicht gezeigte Vorschubrollen in Richtung des Pfeiles 2 bewegt wird. Normalerweise durchläuft der Draht hintereinander zwei zueinander jeweils um 90° versetzte Dressurvorrichtungen, wobei eine Dressurvorrichtung horizontale Richtrollen und die andere Dressurvorrichtung vertikale Richtrollen aufweist. Der Hauptarbeitsbereich der Erfindung umfasst Drahtdurchmesser zwischen etwa 4 mm und etwa 20 mm.

[0021] Die ersten beiden Richtrollen 3 der in der Fig. 1 unteren Reihe haben feststehende Drehachsen. Die an diese anschließende untere Richtrolle 4 ist mittels einer bei 5 angedeuteten Stellvorrichtung einzeln für sich an das durchlaufende Material 1 anstellbar. Die drei ersten Richtrollen 6 der oberen Reihe sind gemeinsam an das Material 1 anstellbar und sind zu diesem Zweck auf

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einem gemeinsamen Träger 7 gelagert, der mittels eines Hebels 8 durch einen Stellmotor 9 h6öhenverstellbar ist. Die an die oberen Richtrollen 6 anschließende obere Richtrolle 10 ist mittels einer bei 11 angedeuteten Stellvorrichtung einzeln für sich an das Material anstellbar.

[0022] Fig. 2 veranschaulicht, dass nach den Richtrollen 3, 4, 6, 10 in der Richtanlage drei Sensoren 13, 14, 15 angebracht sind, die die Position des gerichteten Drahtes in der Y-Richtung und in der Z-Richtung (nicht eingezeichnet, da senkrecht zur Papierebene) bestimmen. Durch die drei in X-Richtung voneinander beabstandeten Sensoren 13, 14, 15 wird Betrag und Richtung einer noch vorhandenen Krümmung bestimmt. Fig. 3 zeigt dazu das Modell, wobei die Krümmung b auf eine vorbestimmte Länge | bezogen ist. | ist ein Streckenabschnitt entlang der X-Achse, der hinter den Richtrollen der Dressurvorrichtungen beginnt. Sie kann sich auch zwischen zwei um 90° zueinander versetzten bzw. gedrehten Dressurvorrichtungen befinden. Idealerweise befinden sich alle drei Sensoren 13, 14, 15 im Streckenabschnitt I.

[0023] Wenn der Draht im geschnittenen Zustand eine Krümmung aufweist (z.B. b/1> 2 mm/m nach Fig. 3), so ist dies schon im eingespannten Zustand des Materials 1 vor der Schere 16 oder anderen Elementen der Richtmaschine erkennbar. Die Krümmung ist im eingespannten Zustand zwar nicht genauso ausgeprägt, wie nach einem Schnitt durch die Schere 16. Man erkennt aber bereits an dem nach der ersten (von möglicherweise zwei) Dressurvorrichtungen sichtbaren Drahtmaterial 1, ob eine Krümmung vorliegt oder nicht. Man kann sogar erkennen, ob eine starke Krümmung vorliegt.

[0024] Der Zusammenhang ist allerdings nichtlinear und auch nicht direkt proportional, weil der Draht gegen einen eingespannten Zustand arbeitet und in alle Richtungen ausweichen kann. Im Stand der Technik herrscht daher die Meinung vor, die Krümmung eines Drahtes mit ausreichender Genauigkeit nur dann bestimmen zu können, wenn ein Drahtende frei ist.

[0025] Überraschenderweise lässt sich aber das Verhalten des Drahtes mit Krümmung im an beiden Enden eingespannten Zustand modellieren. In dem dafür anzuwendenden Verfahren wird aus den drei Positionsmessungen die Krümmung des Drahtmaterials 1 in Y- und in Z-Richtung bestimmt. Die Krümmung b aus Fig. 3 wird zu einem Vektor im dreidimensionalen Raum. Dieser Vektor geht in ein nichtlineares Modell ein, aus welchem eine Vorhersage der tatsächlichen Krümmung, die durch eine neue Anstellung der Richtrollen 3, 4, 6, 10 auszugleichen wäre, errechnet wird. Versuche haben zu einem nichtlinearen Modell geführt, durch welches die Differenz der tatsächlichen Krümmung von der Vorhersage im Bereich des Mittelwerts der Krümmung des geraden Drahtes ausreichend klein wird, d.h. die Vorhersage ist genau genug, um eine Abweichung vom gewünschten Richtergebnis zu erkennen.

[0026] Mithilfe der Krümmungsvorhersage wird gemäß Fig. 4 die Zustandsschätzung im prädikativen Regelkreis erreicht. Die Regelung selbst erfolgt anhand eines Modells, das die Abweichung im Richtergebnis auf die benötigten Einstellungskorrekturen der Richteinheit abbildet.

Claims

x bes AT 524 979 B1 2025-07-15 Ss N Patentansprüche

1. Verfahren zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial mittels einer Dressurvorrichtung mit an gegenüberliegenden Seiten des durchlaufenden Materials (1) versetzt angreifenden Richtrollen, von denen einige abhängig von einem Modell, das anhand von Eingangsdaten des Materials (1) ermittelt worden ist, automatisch so angestellt werden, dass die Anforderungen an die Geradheit erfüllt werden, wobei die Stellung mindestens einer Richtrolle laufend adaptiert wird aufgrund der genannten, beim Durchlauf durch die Dressurvorrichtung erfassten Daten, welche für die erzielte Geradheit repräsentativ sind, wobei innerhalb des Modells eine X-Achse in der Durchlaufrichtung des Materials (1) liegt, sowie eine Y- und eine Z-Achse senkrecht zueinander und zur X-Achse, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkung des Materials (1) im eingespannten Zustand nach dem Durchgang durch die Anordnung der Richtrollen (3, 4, 6, 10) in Y- und in Z-Richtung mittels drei voneinander entlang der X-Achse des Materials (1) angeordneter Sensoren (13, 14, 15) gemessen und die erhaltenen Messwerte in das die Anstellung der anstellbaren Richtrollen (6, 4, 10) steuernde Modell eingegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dressurvorrichtungen hintereinander vom Draht oder vom Bandmaterial durchlaufen werden, wobei die eine Dressurvorrichtung horizontal angeordnete Richtrollen (3, 4, 6, 10) und die andere vertikal angeordnete Richtrollen aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (1) in Durchlaufrichtung gesehen hinter dem dritten Sensor (15) auf vorbestimmte Längen geschnitten wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Geraderichten von Draht oder Bandmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Dressurvorrichtung mit zwei einander gegenüber längsversetzt angeordneten Reihen von antriebslosen Richtrollen (3, 4, 6, 10), die im Betrieb an einem zwischen den Reihen durchlaufenden Material (1) angreifen, um dieses geradezurichten, wobei einige Richtrollen (6, 4, 10) abhängig von einem Modell automatisch gesteuert so an das Material (1) anstellbar sind, dass die Anforderungen an die Geradheit des aus der Dressurvorrichtung austretenden Materials erfüllt sind, wobei innerhalb des Modells eine X-Achse in der Durchlaufrichtung des Materials (1) liegt, sowie eine Y- und eine Z-Achse senkrecht zueinander und zur X-Achse, dadurch gekennzeichnet, dass drei voneinander in X-Richtung beabstandete Sensoren (13, 14, 15) zur Messung der Auslenkung des Materials (1) in X- und in Y-Richtung in Bewegungsrichtung des Materials gesehen hinter der Dressurvorrichtung angeordnet sind, wobei alle erhaltenen Messwerte dem das Anstellen der anstellbaren Richtrollen (6, 4, 10) steuernden Modell zuführbar sind, und wobei das Material (1) hinter der Dressurvorrichtung in den eingespannten Zustand bringbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich in Durchlaufrichtung gesehen hinter dem dritten Sensor (15) eine Drahtschere (16) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Dressurvorrichtungen hintereinander vom Draht (1) durchlaufen werden, wobei eine Dressurvorrichtung horizontal angeordnete Richtrollen (3, 4, 6, 10) und die andere vertikal angeordnete Richtrollen aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen