Verfahren und Vorrichtung zur Steg- und Flanschdickenregelung in Universalgerüsten

Abstract

 Bei der Walzung von I-Trägern soll mit Steg- und Flanschdickenregelung gearbeitet werden. Dazu wird vorgeschlagen, jeder Walze des Universalgerüsts (1) einen Gage-Meter-Kreis(11,11',11'',11''') zuzuordnen. Um ein bestimmtes Verhältnis von Steglängung zu Flanschenlängung einzuhalten wird weiterhin vorgeschlagen, die Gage-Meter-Kreise miteinander einstellbar zu koppeln, wobei die Einstellung walzprogrammabhängig erfolgen soll.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steg- und Flan­schendickenregelung von Trägerprofilen in Universalgerüsten mit den Horizontal- und Vertikalwalzen zugeordneten Gage-­Meter-Kreisen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

[0002] Bei der Walzung von Profilen, bspw. I-Profilen hat es sich gezeigt, daß Stegdicken- und/oder Flanschdickenfehler auf­treten. Bei diesen Fehlern kann es sich um Langzeitfehler, die z.B. durch den kontinuierlichen Walzenverschleiß oder durch Temperaturdehnungen der Walzen entstehen können oder aber um Kurzzeitfehler handeln, die z.B. durch Temperatur­schwankungen oder durch Materialunterschiede im zu walzenden Profil hervorgerufen werden können.

[0003] Bisher wurde versucht, derartige Fehler durch positionsgere­gelte mechanische Anstellungen auszuräumen. Große Fort­schritte konnten auf diese Art jedoch nicht erreicht werden, da derartige mechanische Anstellungen sehr langsam und unge­ nau arbeiten, so daß Kurzzeitfehlern kaum entgegengewirkt werden konnte. Hinzu kommt, daß bei der Walzung von I-Profi­len die Längung des Steges gegenüber der Längung der Flan­sche um 2 bis 4 % größer sein soll. Durch die oben genannten Regelungen war es bisher leicht möglich, das die Längungs­unterschiede kleiner bzw. größer ausfielen und so der Toler­anzbereich verlassen wurde, wodurch Instabilitäten der Pro­file entstanden.

[0004] Es wurde weiterhin versucht, die vom Bandwalzen her bekann­ten Gage-Meter-Regelungen in Universalgerüsten einzusetzen. Auch hier wurden mechanische Anstellungen benutzt, so daß die erkannten Fehler nicht schnell genug beseitigt werden konnten. Auch hier traten Fehler durch unterschiedliche Län­gung von Steg und Flanschen auf.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren auf­zuzeigen, mittels dessen Steg- und Flanschdickenfehler opti­mal kompensiert werden können sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln.

[0006] Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig gelöst durch die hydrau­lische Anstellung jeder Walze auf ihr vorgebbare Positionen mit mindestens je einem Positions-Regelkreis, die Kompensa­tion von Kurzzeitfehlern über einen jeder Walze zugeordneten Gage-Meter-Kreis durch Messung der Walzkräfte mittels den hydraulischen Anstellzylindern zugeordneten Druckistwertge­bern und Abgabe von Zusatzsollwerten, resultierend aus Kraftabweichungen zwischen einer Referenzkraft und der ge­messenen Walzkraft in den Positions-Regelkreis als erste Korrekturgröße, die Erfassung und Kompensation von Langzeit­fehlern durch diese ermittelnde und/oder vorgebende Fühler und/oder Steller und/oder durch berechnete, walzprogrammab­hängige Modelle und deren Eingabe in den jeweiligen Positi­ons-Regelkreis als zweite Korrekturgröße, die Vorgabe des Grades der durchzuführenden Kompensation von Kurzzeitfehlern (Durchgriff), die Kopplung der Gage-Meter-Kreise untereinan­der zur gegenseitigen Beeinflussung der Kurzzeitfehler-Kom­pensation und die Vorgabe des Einsetzens der Kopplung der Gage-Meter-Kreise untereinandre zu ganzen oder teilweisen Kompensation von während eines Regelvorgangs auftretenden sekundären Kurzzeitfehlern, wobei materialabhängige walz­technische Zusammehänge bei der Kopplung aus Speicher-Kop­pelschaltkreisen abrufbar sind.

[0007] Die Benutzung von hydraulischen Anstellungen macht eine genaue , schnelle Positionierung möglich, zudem läßt sich eine Überdruckssicherung leicht realisieren. Durch die Kopp­lung der Gage-Meter-Kreise wird erreicht, daß das Verhältnis von Steglängung zu Flanschenlängung im Toleranzbereich bleibt. Über das wählbare Maß der Kopplung kann eingestellt werden, inwieweit Fehlerkorrekturen am Steg bzw. am Flansch auf den Flansch bzw. auf den Steg durchschlagen sollen. Dadurch wird gewährleistet, daß keine Sekundärfehler entste­hen können. Als Sekundärfehler soll hier verstanden werden, daß z.B. eine Fehlerkorrektur am Steg bei hundertprozentiger Kopplung auch eine Veränderung der Flanschenanstellung be­wirken würde, obwohl die Flansche eventuell genau maßhaltig sind. Die Veränderung der Flanschenanstellung würde in die­sem Falle einen Sekundärfehler mit sich bringen.

[0008] Die Dämpfungsglieder im jeweiligen Gage-Meter-Kreis erlauben die Einstellung des Durchgriffs, d.h. das Grad der Fehler­kompensation im entsprechenden Gage-Meter-Kreis. Es kann z.B. durchaus sinnvoll sein, die Fehler nur zu fünfzig Pro­zent zu kompensieren, dadurch jedoch im Toleranzbereich des Steg-Flansch-Längungsverhältnisses zu bleiben und ein maß­haltiges Profil zu erhalten.

[0009] Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt ein Universalgerüst 1 sowie als Blockschaltbild dargestellt eine Regelanordnung für das Universalgerüst 1.

[0010] Das Universalgerüst weist horizontale Walzen 2 und 3 sowie vertikale Walzen 4 und 5 auf. Die horizontale Walze 2 sowie die vertikalen Walzen 4 und 5 sind hydraulisch anstellbar, während die horizontale Walze 3 lediglich über nicht gezeig­te Unterlagen-Pakete abgestützt, mechanisch anstellbar ist.

[0011] Jedem Anstellzylinder ist ein Positions-Regelkreis 6, 6′, 6˝, 6‴ zugeordnet. Für die Verikaltwalzen 4, 5 ist um die Zeichnung zu vereinfachen jeweils nur ein Anstellzylinder vorgesehen, während die obere Horizontalwalze je einen An­stellzylinder pro Walzenzapfen besitzt. Die Positions-Regel­kreise 6, 6′, 6˝, 6‴ bestehen aus einem Positions-Aufneh­mer 7, 7′, 7˝, 7‴ und einem Positions-Vergleicher 8, 8′, 8˝, 8‴ in dem die gemessene Position mit einer, durch einen Positionssollwertgeber 31, 31′, 31˝, 31‴ vorgegebe­nen Position verglichen wird. Die Ausgangsgröße des Positi­ons-Vergleichers 8, 8′, 8˝, 8‴ dient zur Steuerung eines Ventils 9, 9′, 9˝, 9‴ über das die Beaufschlagung der betreffenden Kolben-Zylinder-Einheiten der hydraulischen Anstellung erfolgt. Den Positions-Aufnehmern 7′, 7˝ ist eine Synchronisationsschaltung 10 zugeordnet, die Differen­ zen zwischen den ermittelten Positionswerten ausgleicht, um eine exakte Anstellung der oberen Horizontalwalze 2 zu ge­währleisten.

[0012] Den hydraulisch anstellbaren Walzen 2, 4, 5 ist weiterhin je ein Gage-Meter-Kreis 11, 11′, 11˝, 11‴ zugeordnet. Jeder Gage-Meter-Kreis 11, 11′, 11˝, 11‴ weist eine Vorrichtung zur Ermittlung der Walzkraft, hier einen Druckistwertgeber 12, 12′, 12˝, 12‴, einen Addierer 13, 13′, 13˝, 13‴, einen Referenz-Walzkraft-Speicher 14, 14′, 14˝, 14‴, einen Multiplizierer 15, 15′, 15˝, 15‴, einen Gerüstmo­dul-Speicher 16, 16′, 16˝, 16‴, ein Dämpfungsglied 17, 17′, 17˝, 17‴, einen Addierer 18, 18′, 18˝, 18‴, einen Referenz-Walzenpositions-Speicher 19, 19′, 19˝, 19‴, einen Positionsvergleicher 32, 32′, 32˝, 32‴ sowie einen Addierer 20, 20′, 20˝, 20‴ auf. Über die Addierer 20, 20′, 20˝, 20‴ und Koppelschaltungen 21, 21′, 21˝, 21‴ sind die Gage-Meter-Kreise 11, 11′, 11˝, 11‴ untereinan­der verbunden. Die Kopplungsschaltungen 21, 21′, 21˝, 21‴ weisen Speicher-Koppelkreise 22, 23, 24, 25, 26, 27 auf, in denen materialabhängige, walztechnische Zusammenhänge ge­speichert sind, die den Grad der Kopplung der Gage-Meter-­Kreise 11 bis 11‴ zu beeinflussen vermögen.

[0013] Die Wirkung der Gage-Meter-Kreise 11 bis 11‴ wird im fol­genden beschrieben. Über den Druckistwertgeber 12 bis 12‴ wird die aktuelle Walzkraft der entsprechenden Walze gemes­sen. Im Addierer 13 bis 13‴ wird das Signale des Druckist­wertgebers 12 bis 12‴ mit einem Referenz-Kraft-Signal aus dem Speicher 14 bis 14‴ addiert. Das Referenz-Kraft-Signal kann durch manuelle Eingabe in den Speicher bzw. durch die Kraftmessung und Speicherung beim Walzanstich im Speicher abgelegt werden.

[0014] Das Ausgangssignal des Addierers 13 bis 13‴ wird im Multi­plizierer 15 bis 15‴ durch einen vom Walzprogramm abhängi­ge, im Speicher 16 bis 16‴ abgelegten Gerüstmodul divi­diert und anschließend dem Dämpfungsglied 17 bis 17‴ auf­geschaltet. Über das Dämpfungsglied 17 bis 17‴ ist der Durchgriff jedes Gage-Meter-Kreises 11 bis 11‴ einstell­bar. Die Einstellung kann hier manuell oder über einen nicht gezeigten Speicher, in dem walzprogramm-spezifische Durch­griffswerte abgespeichert sind, erfolgen.

[0015] Im Addierer 18 bis 18‴ werden zum Ausgangssignal des Däm­pfungsgliedes 17 bis 17‴ ein aus dem Referenz-Positions­signal und dem aktuellen Positionssignal gebildeten Ver­gleichssignal sowie eventuell manuell eingebbare Korrektur­signale addiert. Das Referenz-Psoitionssignal kann über direkte Eingabe bzw. über die Positionserfassung und -spei­cherung während des Walzanstichs in den Speicher 19 bis 19‴ abgelegt werden. Das Ausgangssignale des Addierers 18 bis 18‴ wird über den Addierer 20 bis 20‴ dem jeweiligen Positionsvergleicher 8 bis 8‴ aufgeschaltet und hier, wie oben beschrieben, in Anstellsignale umgewandelt.

[0016] Das Ausgangssignal des Addierers 18 wird gleichzeitig über die Koppelschaltung 21 auf die Addierer 20′, 20˝, 20‴ geschaltet, während das Ausgangssignal des Addierers 18′, 18˝ über die Koppelschaltung 21′, 21˝ den Addierern 20, 20‴ und das Ausgangssignale des Addierers 18‴ über die Koppelschaltung 21‴ den Addierern 20, 20′, 20˝ aufge­schaltet wird. Dadurch ist eine gegenseitige Beeinflussung der Gage-Meter-Kreise 11 bis 11‴ möglich.

[0017] Die Kopplungsschaltung 20 bis 20‴ besteht aus einem Spei­cher 28 bis 28‴ und einem Addierer 29 bis 29‴. Der Spei­cher 28 bis 28‴ ist derart schaltbar, daß er ständig die Ausgangssignale vom Addierer 18 bis 18‴ auf den Addierer 29 bis 29‴ schaltet, wo diese Ausgangssignale von sich selbst subtrahiert werden, so das am Ausgang des Addierers 29 bis 29‴ "0" ansteht, und keine gegenseitige Beeinflus­sung der Gage-Meter-Kreise 11 bis 11‴ erfolgt. Der Spei­cher 28 bis 28‴ kann jedoch auch gestoppt werden, so daß von diesem Zeitpunkt an von dem gespeicherten Signal die aktuellen Ausgangssignale des Addierers 18 bis 18‴ subtra­hiert werden. Über die Speicher-Koppelkreise 22 bis 27 wird eine entsprechende materialabhängige Koppelung der Gage-Me­ter-Kreise 11 bis 11‴ erfolgen.

[0018] Zur Langzeitfehlererfassung ist ein Meßkreis 30 bis 30‴ vorgesehen, der die tatsächliche Dicke von Flanschen und Steg erfaßt und mit den Sollwerten vergleicht. Die Ausgangs­signale des Meßkreises 30 bis 30‴ werden ebenfalls dem jeweiligen Positions-Regelkreis aufgeschaltet und dienen zur Korrektur der Anstellung.

Bezugszeichenübersicht

[0019] 

1 Universalgerüst

2 Horizontalwalze

3 Horizontalwalze

4 Vertikalwalze

5 Vertiikalwalze

6 Positions-Regelkreis

7 Positionsaufnehmer

8 Positionsvergleicher

9 Ventil

10 Sychronisationsschaltung

11 Gage-Meter-Kreis

12 Druckistwertgeber

13 Addierer

14 Speicher (Referenz-Walzkraft)

15 Multiplizierer

16 Speicher (Gerüstmodul)

17 Dämpfungsglied

18 Addierer

19 Speicher (Referenz-Walzposition)

20 Addierer

21 Kopplungsschaltung

22 - 27 Speicher-Koppelkreise

28 Speicher

29 Addierer,

30 Meßkreis

31 Positionssollwertgeber

32 Positionsvergleicher

Ansprüche

1. Verfahren zur Steg- und Flanschdickenregelung von Träger­profilen in einem Universalgerüst mit den Horizontal- sowie den Vertikalwalzen zugeordneten Gage-Meter-Kreisen,
gekennzeichnet durch
die hydraulische Anstellung jeder Walze (2, 3, 4, 5) auf ihr vorgebbare Positionen mit mindestens je einem Positi­ons-Regelkreis (6, 6′,6˝, 6‴),
die Kompensation von Kurzzeitfehlern über einen jeder Walze (2, 3, 4, 5) zugeordneten Gage-Meter-Kreis (11, 11′, 11˝, 11‴) durch Messung der Walzkräfte mittels den hydraulischen Anstellzylindern zugeordneten Druckist­wertgebern (12, 12′, 12˝, 12‴) und Abgabe von Zusatz­sollwerten resultierend aus Kraftabweichungen zwischen einer Referenzkraft und der gemessenen Walzkraft in den Positionsregelkreis (6, 6′, 6˝, 6‴) als erste Korrek­turgröße,
die Erfassung und Kompensation von Langzeitfehlern durch diese ermittelnde und/oder vorgebende Fühler und/oder Steller und/oder durch berechnete, walzprogrammabhängige Modelle und deren Eingabe in den jeweiligen Positionsre­gelkreis (6, 6′, 6˝, 6‴)als zweite Korrekturgröße,
die Vorgabe des Grades der durchzuführenden Kompensation von Kurzzeitfehlern (Durchgriff),
die Kopplung der Gage-Meter-Kreise (11, 11′, 11˝, 11‴) untereinander zur gegenseitigen Beeinflussung der Kurz­zeitfehler-Kompensation und die Vorgabe des Einsetzens der Kopplung der Gage-Meter-Kreise (11, 11′, 11˝, 11‴) untereinander zur ganzen oder teilweisen Kompensation von während eines Regelvorgangs auftretenden sekundären Kurz­zeitfehlern, wobei materialabhängige, walztechnische Zusammenhänge bei der Kopplung der Gage-Meter-Kreise (11, 11′, 11˝, 11‴) untereinander aus Speicher-Koppel­schaltkreisen (22 bis 27) abrufbar sind.

2. Universalgerüst zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Walze (2, 3, 4, 5) mindestens ein Positionsre­gelkreis (6, 6′, 6˝, 6‴) für die hydraulischen Anstell­zylinder zugeordnet ist,
daß jeder Walze (2, 3, 4, 5) ein Gage-Meter-Kreis zuge­ordnet ist, der den entsprechenden Positionsregelkreisen (6, 6′, 6˝, 6‴) überlagert ist,
daß mindestens ein Meßkreis (30, 30′, 30˝, 30‴) zur Langzeitfehler-Erfassung und Kompensation vorgesehen ist, dessen Ausgangsgrößen ebenfalls auf den Positionsregel­kreis (6, 6′, 6˝, 6‴) wirken,
daß jeder Gage-Meter-Kreis (11, 11′, 11˝, 11‴) ein Dämpfungsglied (17, 17′, 17˝, 17‴) zur Einstellung des Durchgriffs aufweist,
daß zwischen den einzelnen Gage-Meter-Kreisen (11, 11′, 11˝, 11‴) Koppelschaltungen (21, 21′, 21˝, 21‴) vorgesehen sind, die eine gegenseitige Beeinflussung der Gage-Meter-Kreise (11, 11′, 11˝, 11‴) erlauben, und daß der Grad der Kopplung sowie der Einsatzzeitpunkt der Kopplung vorgebbar ist, um sekundäre Kurzzeitfehler optimal zu kompensieren.

3. Universalgerüst nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der oberen Horizontalwalze (2) und den beiden Verti­kalwalzen (4, 5) getrennte Positionsregelkreise (6, 6′, 6˝, 6‴) und Gage-Meter-Kreise (11, 11′, 11˝, 11‴) zugeordnet sind, während die untere Horizontalwalze (3) bspw. vermittels Beilagen mechanisch anstellbar gelagert ist.

4. Universalgerüst nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Horizontalwalzen (2, 3) und den Vertikalwalzen (4, 5) paarweise die Positionsregelkreise und Gage-Meter-­Kreise zugeordnet sind.

Zeichnung