专利名称：用于在具有互相叠合的辊的平整机中平整呈带材或板材形式的扁平产品的方法和实施该 ...的制作方法
技术领域：
本发明的主题是一种用于在具有互相叠合的辊的平整机中平整呈 带材或板材形式的扁平产品的方法，以及能够用来实施该方法的平整 设备。
背景技术：
为了平整扁平产品，特别是轧制的金属带和金属板，经常使用平 整机，其具有多个辊并包括两组平整设备，其中每组平整设备承栽一 系列具有平行的轴线的辊，并且分别位于带材的上方和下方，所述辊 纵向地并垂直地交错，使得它们互相叠合，从而为工作带材限定弯曲 路径，工作带材因此在交替的方向上经受拉伸弯曲效应。使用电机来 促动辊旋转，并且通it^^^吏产品以确定的速度向前行进。为了平整 厚金属带材或金属板，这些设备组在机器的上游或者下游没有施加任 何外部拉伸力的情况下工作。
所述机器的运行已经是先进的理论方法的主题。这些平整理论基 于平整机中金属板的最大曲率的计算，这些曲率产生材料在产品的厚 度上的塑性变形，所述塑性变形决定宽度和厚度上应力的释放。根据 辊叠合的程度和直径，产品呈较大或者较小的曲率，并且塑性变形影 响厚度的较大或者较小的部分。用于平整的一个调整M是塑性变形 率，其表示产品的其中应力已经超过弹性极限并且因此变形是塑性的
厚度与产品的总厚度之比。显然，产品的厚度的其^MP分保持为弹性 变形应力值。产品厚度上的这两个区域均对要传递到辊的平整力和扭 矩值有影响，但是它们对平整^lt产生的变化遵守不同的定律。
最后，在平整机中， 一般区分功能大致不同，但是互补和相互作 用的两个区域。这两个区域是输入区域，该输入区域为基本塑性变形区域，所述塑性变形优选处理几何平面度缺陷；输出区域，在该输 出区域中平整更关注消除应力，并且以低塑性变形进行平整，或者甚 至通it^材料的弹性极限内交替弯曲而进行平整。
如何建立理论计算以获得精确的结果以及什么可以用于预调整机 器是爿i^p的。其原理基于塑性变形率的逐渐减少。这仅仅能够利用包 括足够数量的平整辊并允许充分地调整其每个辊的互相叠合的机器来 实现。
辊的互相叠合农赖于所需的塑性变形率以及要平整的板材的厚度 和温度。对于离开热專14^的钢板， 一般需要大约为70%的高塑性变形 率。为了以厚的板材获得该比率，仅仅需要轻微的叠合，但在同时， 平整力很大，具有将平整辊彼此拉开并且减小叠合的趋势。这意味着 由平整力产生的辊的挠曲(也称为牌坊变形)比塑性变形所需的互相 叠合的值大得多。因此产生了与能够用来控制互相叠合的值的精度相 关的问题，以及确定用于保证该精度的控制方法的问题。
因此，平整设备一般包括固定的支架；具有平行的辊的两组平 整设备，分别位于工件的上方和下方，并且其辊互相叠合，以便限定 用于工件的弯曲路径；以及用于通过作用于所述固定的支架来调整和 保持所述设备组的间距、从而调整辊的互相叠合的装置，每组平整设 备包括经由至少一排承压辊而支承在支承框架上的一排平行的工作 辊，每个工作辊在其端部处可旋转地安装在两个轴承上，所述轴承限 定了与行进方向垂直的旋转轴线，且分别由紧固到支承框架的两个横 向部分承载。
在用于平整很厚的金属板和金属带的平整机中，通过电机来驱动 工作辊，因为必须向每个辊传递相当大的扭矩，以保证平整机内的产 品 的变形和前移。
更经常的是，下平整组被固定在位，上平整组能够垂直移动，以 调整相互叠合。为此， 一般使用四个机械或者M执行机构，其被安 装在框架的角部处，并且允许可调整的设备组的总体高度相对于固定 的下设备组调整，从而调整辊的相互叠合。另外，可以独立地并以不 同的值来调整执行机构，使得能够确定在平整机的输入和输出之间的 转换，当需要按照需要来实现不周的平整效果时一般需要这种转换。平整所产生的力很大，特别是当在热轧和加速冷却后的坚硬金属 板上或者在冷金属板上进行这种操作时。这导致对平整机设置尽可能 刚性的结构，以便能够控制平整效果。机器的不同部分在负栽下的变 形使得对平整辊位置的控制的精度失真，因此使得在每个辊上获得的 曲率值的精度失真，并且可能在某些情况下不能够获得这样的精度。
例如，对于50毫米厚的钢板，所计算的相互叠合逸大约为0.3毫 米，但是，平整力足够高以使得机器的弯曲大约为12毫米。因此，直 接应用诸如在美国专利4，881，392中所述方法的平整方法显然是不可能 的。而且，在诸如所引用的金属板上的轧制偏差大约为0.1毫米。但 是，平整机必须能够张开到金属板的名:^度值，以允许金属板通过， 但是由于制造偏差而导致的厚度上的变化必须不引起塑性变形率上的 变化，因此必须不引^fr树目互叠合上的变化。
为了克服这些缺点，已经生产了具有液压控制的平整机，用于移 位可动的平整辊组，并且还用于单独地控制每个平整辊，并l基于力 测量的牌坊变形模型已经与负载下机器变形的理论计算相关联，以补 偿这些变形，但是由于机器牌坊变形的非线性，所有这些补偿都有缺 陷，并且考虑补偿其大小是要控制的参数的IO倍或更多倍的缺陷是不 现实的。
发明内容
因此，本发明的主题是一种方法，其可以用于以期望的精度控制 辊的相互叠合，并解决所有上述问题，而不导致所使用的设备的任何 复杂化或成本过高。
通过交替弯曲来进行平整的真正原理在于利用其相互叠合被调 整的辊在一个方向、然后在另一个方向上交替地弯曲金属产品。在该 操作期间，产品厚度的与辊接触的那个部分(也称为内弧面)经受压 缩应力，而称为外弧面的外部经受拉伸应力。在产品的中央区域中有 一条线，沿着这条线应力是O,其被称为中性轴。根据金属板的厚度 和施加到产品的弯曲，有可能超过材料的弹性极限，并且产生塑性变 形。根据平整机的辊的数量，将在产品厚度的至少一部分中发生特定 数量的交替塑性变形。根据要处理的板材的缺陷，能够通过在弹性变形的范围内或者在塑性变形的范围内交替地弯曲来平整产品。
一般地，为了平整厚钢板，调整平整机以至少在机器的靠^口 的第一部分处产生塑性变形，并且在输出端处产生较小的变形。对于
坚硬金属板， 一般使用具有7个、9个或者11个辊的机器。通常，在 平整机的第一辊上的目标是30%、 70%、 40%、然后20%的塑性变形 率。
通过电机驱动平整机的辊旋转，以使得产品向前移动，并且向产 品施加必要的能量以使得其变形。
理论平整模型用于确定对于这样的变形要传递的扭矩和必要的叠 合。当由于牌坊变形使得叠合不在预计的值时，不可能使产品充分地 变形，并且本申请人已经观察到由电机传递的扭矩的实际值比理论上 确定的值小得多。因此，量化观察已经使得能够设计一种方法，用于 根据所施加的扭矩的观察值与由模型估计的理论扭矩相比较或与期望 的预调整相比较来控制相互叠合。
因此牌坊变形的补偿被与相互叠合调整相关联的、要传递到平整 辊的扭矩的实时计算模型或其它预调整设备取代，并且被测量所施加 的扭矩取代，并且作用于平整机的辊的位置以调整它们的相互叠合。
根据本发明的方法，至少测量被传递到平整辊的扭矩的总体值， 并且确定被施加用于产品的塑性变形的扭矩的实际值，并且将所确定 的值与由预调整的模型给定的参考扭矩值相比较，并且对辊叠合的调 整构件(3 )施加作用，以将所确定的用于塑性变形的扭矩值保持为等 于由模型给定的参考值(Refe)。仍然才艮据本发明的方法，通过在改变 平整机的速度时施加的加速和减速扭矩值来校正传递到平整辊的扭矩 的测量。
关于如下一种平整机，其由多个部分构成，每个部分的辊成组地 被独立驱动，每个组对应于平整机的所述部分中的一个，每个部分包 括独立的辊叠合装置，理论模型或预调整设备对平整辊的电机以及机 器的每个部分中的产品的塑性变形所需的电扭矩的值给出至少一个参 考速度值，根据本发明，在每个部分中至少测量被传递到对应的平整 辊组的扭矩的总体值，并且确定用于每个部分中的产品的塑性变形的 扭矩的实际值，将所确定的值与预调整模型对机器的同 一部分给出的参考扭矩值相比较，并且对调整所述部分的平整辊的叠合的构件施加 作用，以将所确定的用于产品的塑性变形的扭矩值保持为等于由模型 给出的参考值。
根据本发明的方法，测量或者计算在具有独立的动力的机器的不 同部分处的产品中引起的张力，并且对于每个部分，通过利用位于平 整机的每个部分之间的区域中的产品的张力平衡所需的扭矩值来校正 测量，确定用于产品的塑性变形的扭矩的实际值。
具体地，并且仍然根据本发明的方法， 一种平整机由两个部分构 成， 一个输入部分包括特定数量的平整辊，并且相应地一个输出部分 也包括特定数量的平整辊，在由两个部分构成的所述平整机中，分别 在输入辊和输出辊上至少测量传递到所述辊的扭矩的总体值，并且确 定用于分别在输入和输出处的产品的塑性变形的扭矩的实际值，将所 确定的值与由预调整模型分别对机器的输入和输出给出的参考扭矩值 相比较，并且对调整输入和相应的输出平整辊的相互叠合的构件施加 作用，以将用于产品的塑性变形的所确定的扭矩值保持为等于由模型 给出的参考值。
通过利用在改变平整机的速度时使用的加速和减速扭矩值校正测 量值，确定用于分别在机器的输入和输出处的产品的塑性变形的扭矩 的实际值，并且还通过测量或者计算在位于输入和输出辊之间的区域
中的产品中引起的张力，确定所述值，并JUM"于输入和输出，通过利 用位于输入和输出辊之间的所述区域中的产品的张力平衡所需的扭矩
值;^JE测量，可以推断出用于产品的塑性变形的扭矩的实际值。
按照本发明的方法，在一种平整机中，所有的辊被单独和独立地
驱动，该平整机包括用于使每个辊叠合的独立装置(52)，在所述平整 机中，理论模型或者预调整设备对平整辊的电机和产品的塑性变形所 需的电扭矩的值给出至少一个速度参考值，测量被传递到每个平整辊 的扭矩的值，并且确定用于产品的塑性变形的扭矩的实际值，将所确 定的值与由用于同一辊的预调整模型给出的扭矩参考值相比较，并且 对调整所述平整辊的叠合的构件(52)施加作用，以将这样确定的用 于产品的塑性变形的扭矩值保持为等于由所述模型给出的参考值。为 了确定产品的塑性变形所需的扭矩值，利用在改变平整机的速度时施 加的加速和减速扭矩值来校正测量，并且通过测量或者计算，确定在每个辊之间的产品中引起的张力，并且也利用在每个辊的上游和下游 部分之间的产品中的张力平衡所需的扭矩值来校正测量。
根据本发明，用于调整机器中的辊的叠合以平整呈带材或者板材
形式的扁平产品的设备包括辊速调整电路(105)，其允许通过由所 述模型给出的iUL参考而进行祠月艮控制；以及辊叠合调整电路，其通 过调整由所^型给出的产品的塑性变形所需的扭矩参考与在辊上进 行的测量之间的差值而作用于辊的位置。
一种平整机由多个部分构成，在所述部分中，分组地独立驱动辊， 每组对应于平整机的所述部分中的一个，在该平整机中，每个部分包 括用于辊叠合的独立装置，本发明的设备包括tet调整电路(105)， 其允许通过由所i^型给出的参考iUL来进行其伺服控制；以及用于 每个部分的辊叠合调整电路，其独立地作用于每个部分的辊的位置。
一种平整机由多个部分构成，所述部分的辊被单独和独立地驱动， 在该平整机中，每个辊包括独立的叠合装置，本发明的设备包括辊 速调整电路(105)，其允许通过由所^型给出的参考速度来进行其 伺服控制；以及独立电路，其用于调整独立地作用于所述辊的位置的 每个辊的叠合。
根据本发明，用于在平整扁平产品的机器中调整辊叠合的设备是 比例积分微分类型的，并且它包括输入，该输入用于机器的加速信号 和在每个辊的上游和下游区域之间的产品中引起的张力的差值。
但是，通过参考下面的附图的实施方式的说明，将更好地理解本 发明
图l示出了弹性和塑性区域中的力和扭矩， 图2示出了在平整下的反向弯曲， 图3示出了产品中的应力(弹性变形)， 图3之二示出了产品中的应力(塑性变形)， 图4示意性示出了作为本发明的主题的调整，
12图4之二示意性示出了根据本发明的改进的实施方式的调整，
图5是平整机的侧部正视图，
图6是平整机的驱动的透视图，
图7是驱动小齿轮组件的详细视图。
具体实施例方式
如图2中所示，在平整机中，通过一组三个辊R1、 R2和R3在产 品10上产生第一弯曲。产品绕在端部辊R1和R3之间叠合的中央辊 R2弯曲。产品呈接近辊R2的半径的曲率半径，该曲率半径取决于辊 的叠合、产品的机械强度及其厚度t。与辊R2接触的面(即内弧面) 被压缩，而外部面(即外弧面)被拉伸，如图3中所示。材料强度的 定律显示只要应力o小于弹性极限，则在产品厚度上的变化是线性 的。存在没有任何应力的中央区域，即中性轴。
如果弯曲更大，则可能在最大应力区域中超过材料的弹性极限。 在这种情况下，应力不变，并且等于塑性变形区域中的最大值，如在 图3之二中所示。可以观察到通过一组三个辊在一个方向、然后在 另一个方向上形成每个弯曲。因此， 一般用奇数数目的辊来设计平整 机，以形成偶数数目的弯曲，并且避免在产品上留下由于平整操作而 导致的永久变形的风险。
显然，在这个操作期间，产品10在辊上施加力，并且叠合和变形 越大，则这些力的值越大。如果产品保留在对应于图3的弹性变形的 范围内，则力与变形成比例，如材料强度定律所示。其后，当产品的 M厚度t已经塑性变形时，所述力的值逐渐饱和。
图1示出了由本申请人进行的所有观察和M拟工作获得的结果。 因为曲率与由产品呈现的曲率半径R相反地变化，因此在图中曲率示
为沿着横坐标的1/R。取决于分配到产品的曲率，应力(T可能首先在
接近上、下表面的区域中达到弹性极限E。然后，当曲率增大时，应 力恒定在第一近似值的塑性变形区域向中央延伸，并且可能占产品10 的厚度t的大部分。
在图的第一部分中，施加到辊上的力F与曲率基本成比例，因此与被提供到平整辊的相互叠合基本成比例。然后当产品10的整体厚度
塑性变形时，这个力渐a达到基本恒定的值。这进一步图示了所提 出的问题，不可能通过控制所述力而控制这个区域中辊的叠合，因为 所述力实际上不再变化。
但是，这不适用于驱动产品向前所需的扭矩。用于使产品在弹性
范围的极限内变形所需的扭矩是0。在这种情况下，产品中的应力状 态从O应力变化到诸如在图3中所示的状态。这要求提供特定量的机 械功，使得产品呈曲率半径R， iliL生在沿产品的移动方向i^平整 辊中的输入处，但是在每个辊的输出处，产品经由其弹力恢复提供等 同的功。对辊的输出是0，换句话说，在每个平整辊上，输入区域是 有抵抗力的，而输出区域是提供原动力的，要提供的总机械功为0。
另一方面，当产品位于塑性变形区域中时，必须向其提供能量， 因为发生了永久变形。这对于每个弯曲都成立，因为变形交替地进行。 这个能量显然与塑性变形区域成比例，因此与这个区域的厚度t成比 例，并因此与平整辊的叠合成比例。在图1中示出了这一点。因为只 要产品10的变形是弹性的，则要提供的扭矩就为O,所以扭矩逐渐地 变为与曲率成比例，并因此与叠合成比例。在用于平^ir属板的值的 已经引述的范围(即20%到70%)内，扭矩的渐a本上是线性的。 因此，根据本发明的方法，完全能够通过确定对塑性变形所消耗的扭 矩值来对平整辊的叠合进行控制。为此，必须设计允许这种确定的装 置和允许调整平整辊的叠合的装置。
图5示出了具有9个辊的机器。 一般而言，平整机由固定的支架1、 上平整组2和下平整组2，构成。固定的支架l一般包括下支撑板ll; 两个侧部支柱12、 13，其位于要平整的产品10的移动方向的纵向中位 面的每侧；以及上支撑板14。
考虑所述设备的尺寸，其下部可以有利地位于布置在基块中的凹 坑中，该基块承载形成固定座的两个隔开的横梁或其它刚性部件，下 支撑板ll靠在该固定座上。
而且，所述两个支撑部分(即下支撑板11和上支撑板14)每个都 由焊接的结构构成，所述焊接结构形成大致矩形的硬板，该硬^A盖 由侧部支柱12、 13之间的平整辊组2、 2，占据的整个表面。每个侧部支柱12 (13)由一对隔开的柱体12、 12， (13、 13，)构 成。这些柱体和上支撑部分(一般形成硬板)配备有在现有技术中大 量描述的各种装置，这些装置能够相协作以允许上板14沿着四个柱体 12、 12，、 13、 13，垂直滑动。这种移动可以是利用机动杆或者液压杆的 机械方式，如图5中所示。在这种情况下，在每个柱体的顶部安装了 四个千斤顶3、 3，。在所示的装置中，每个千斤顶由固定到板14的主 体31和紧固到杆33的活塞32构成，杆33被固定到对应的柱体12、 12，、 13、 13，。
由于下板ll是固定的，上板14因此能够在千斤顶3、 3，的作用下 移动，千斤顶的活塞保持在同一高度。千斤顶3、 3，被定位成调整翻目 对于要平整的板材的厚度的期望叠合，以便执行由理论模型确定或者 存储在预调整设备的存储器中的反向弯曲。它们在产品通过期间施加 平整力。
每个平整设备组包括与一排承压辊5相关联的一排工作辊4，所有 承压辊5由框架2承载。每个工作辊4可旋转地安M限定其旋转轴 线的两个轴承上,并且靠在可旋转地安装在端轴承51上的承压辊5上。 在图5给出的图示中，这些端轴承经由支撑构件52被框架2支撑。在 本发明的更详细的变型中，该支撑构件可以包^整设备，该调整设 备可以用于单独地修改每个主动辊的叠合，所述叠合的总体值通过经 由千斤顶3、 3，定位框架2而提供。这些调整设备可以是机械方式的， 诸如楔块系统，或者它们可以由液压千斤顶构成。
在平整机中还能够与位于输出侧的千斤顶3'不同地调整位于机器 的输入侧的千斤顶3，以〗更向辊5提供逐渐减少的叠合，由此在^Mt 开始实现产品10的主要塑性变形，并且在操作的结尾实现具有较少的 塑性变形的后续平整，或者保持在弹性极限内。产品10的移动方向在 图5中^示为S。
所述平整机包括动力装置，该动力装置能够驱动所有的上、下主 动辊4和4，旋转。为此，将电机9连接到齿轮减速器8，齿轮减速器8 本身连接到齿轮箱7。该齿轮箱经由多个铰接的传递扩展构件6在适 当的旋转方向上将所需的扭矩分配到每个主动辊4。
如上所述，有利的是，以与其它部分的不同叠合来调整机器的一
15部分，由此将机器的输入与输出分离。在这种情况下，要传递到进行
强的塑性变形的输入辊的扭矩比要传递到在产品10的弹性范围内工
作或者至少具有低塑性变形的输出辊的扭矩显著地高。因此，安装用 于机器的两个不同的动力构件是极为有利的， 一个用于输入辊，另一 个用于输出辊。
这种类型的动力构件示出在图6和图7中。所示的示例用于具有 ll个主动辊的平整机，其中有5个上辊41、 42、 43、 44、 45和6个下
辊40，、 41，、 42，.....45，。动力构件以通常的方式将电机扭矩传递到
机器的入口处的5个第一辊40、 41、 41，、 42、 42，，并且第二动力构 件将电机扭矩传递到机器的输出端的6个主动辊43、 43，、 44、 44，和
45，。每个工作辊经由铰接的传动轴60、 61、 61，.....64、 64，、 65，
连接到小齿轮组件的输出轴。
图7示意性示出了齿轮箱内的齿轮的分布。电机91经由齿轮减速 器81向机器的输入部分提供动力。该齿轮减速器的输出轴通过联接到 承栽小齿轮P，l的轴而被连接，这个轴经由其另一端而通过铰接的套 管延伸轴61，...冲击下辊41，。小齿轮P，l通过啮合向小齿轮P2和Pl 传递移动，小齿轮P2和Pl分别经由铰接的轴62和61分别连接到辊 42和41。最后，小齿轮P1通过啮合向经由铰接的扩展构件60，而连接 到辊40，的小齿轮P，O传递移动，小齿轮P2通过啮合向经由铰接的扩 展构件62，连接到辊42，的小齿轮P，2传递移动。因此，在适于产品IO 的移动和产品的变形所需的必要功率的传递的方向上驱动机器的第一 部分的所有工作辊旋转。
电机92经由齿轮减速器82以等同的方式驱动机器的第二部分。 该齿轮减速器的输出轴经由与承栽齿轮箱的小齿轮F4的轴联接而被 连接。同一轴在其另一端经由铰接的扩展构件64，而连接到辊44，。小 齿轮P，4通过啮合驱动小齿轮P5和P4，小齿轮P5和P4继而通过喷 合而分别驱动小齿轮P，5和P，3,小齿轮P，3通过与小齿轮P3啮合而 驱动它。以与机器的第一部分类似的方式，小齿轮P3、 P，3、 P4、 P，4、 P5和P，5的轴经由铰接的扩展构件63、 63，、 64、 64，、 65和65，而连 接到工作辊43、 43，、 44、 44，、 45和45'。因此，在适于产品10的移 动的方向上驱动平整机的输出部分的所有工作辊旋转，并且所述工作 辊能够传递用于平整的必要变形能量。通常，通过测量电机91和92的电流强度或者通过安*4联接器 或铰接的扩展构件中的任何其它装置来确定所传递的扭矩值。所述装 置是公知的，并且不必进一步详细说明。
本发明的方法是基于在所传递的扭矩中检测到的差值而调整辊叠 合，为此，在本发明的方法中，辊的旋转速度的调整必须与该差值相 关联。
图4示意性示出了根据本发明的装置的一个实施方式的这种调整。 模块100表示辊的动力构件，并且^4iE性地表示电机、它们的供应以 及控制和调整电路。
所有这些电路是用于控制电机的速度和扭矩的传统电路。它们可 以被应用到不同类型的可变速电机直流电机或者变频异步电机。不 必对这些电路和本领域内的技术人员/^的技术提供更详细的描述。
平整机可以被单个电机或者两个主电机致动，如上所述。也可能 设想一种机器，其中，每个工作辊4具有单独的动力。可以以类似的 方式来应用本发明的方法的原理。模块100包括电机的旋转i^JL调整 (该调整对于所有的辊都是相同的)，并且利用相同的速庋基准Refv 来^M乍，该基准对应于期望以其来移动产品10的速度和移动的方向S。
在动力装置100中，通过强度测量或者通过安装在传动轴上的适 当装置来测量由电机提供的扭矩。该扭矩测量值被输入到第 一比较器 101中。显然，由电机提供的扭矩不与塑性变形所需的扭矩精确的对 应，所述塑性变形所需的扭矩是能够用于所述方法的唯一值。 一般， 平整机的功能实际上要求大的加速度，以达到想要的平整i^JL。因此， 电,供必须被减去的加速扭矩。为此，将M块100得出的速度信 号馈送到倍增器106，倍增器106还接收平整机的旋转部分的总惯性J 的值。
从由比较器101测量的扭矩减去该加速扭矩。在具有单个电机的 机器的一般情况下，不存在其它扭矩，因为如上所述在每个辊上的弹 性作用的总量为0，并且因为机器在输入和输出端的产品中没有张力 的情况下工作，所以电机不提^^何附加的扭矩。因此，在比较器101 的输出处，存在表示用于产品10的塑性变形的扭矩的信号。通过电路 102将这个信号与由理论模型或者由预调整设备给出的参考值Refc比较。
根据本发明，将使用这两个值之间的差来校正辊的叠合。因为已 经看出扭矩上的变化大致与叠合程度成比例，因此根据本发明的调整
设备103可以包^整电路，该调整电路为PID放大器(比例积分和 微分放大器)。在当前的情况下，积分部分是主要用于保证装置的稳定 性的部分。调整电路向叠合控制电路104发送信号，叠合控制电路104 通过改变上板14的位置而调整千斤顶3、 3，的位置。通过液压回路来 进行这种作用，该液压回路包括例如泵和伺服阀，但是也可以通过能 够可控地移动板14的任何装置来进行这种作用。这些液压技术今天被 广泛地用于各种领域中，并且特别用于平整机的夹持装置和轧^座， 它们已经是大量专利的主题，因此不进一步详细说明。
根据本发明的设备的一个更为改进的实施方式，可以认为平整机 具有输入部分的一个动力构件和输出部分的一个动力构件，如图6和
7所示。需要图4所示的类型的两种独立的调整电路。机器的其中执 行强塑性变形的输入部分可以基于对应于控制输入平整辊的电机的扭 矩的扭矩测量值而以如上所述的方式起作用。调整电路104将控制位 于输入侧的液压千斤顶3。另一方面，不可能对调整机器的输出部分 的调整提供严格相同的设备。 一般地，在输入部分和输出部分之间建 立产品中的张力，这是因为这两个部分之间的塑性变形率不同。
机器的一个部分以大曲率工作，而另一个以较小的曲率工作；如 果没有滑动，则辊施加接触的金属;M^面的速度，因此施加用于中性 轴的略高的速度，超速与接触点的曲率成比例。中性轴的速度在整个 机器中都是相同的。对于M联接的辊，拉伸/压缩在辊之间发生，并 且引起在产品和辊之间的滑动，这解决了速度的差别。这些拉伸建立 起取决于考虑中的辊的动力扭矩或阻力扭矩。当平整机的不同部分具 有不同的动力构件时，这些拉伸被电机提供的附加扭矩补偿。因此， 通过由这些拉伸带来的动力的交换而使得由辊执行的变形功的图像失 真。
必须考虑这些以进行调整。为此，必须测量存在于具有不同的动 力的机器的不同部分之间的张力，并且计算张力AT的差值。由电机 负责的附加扭矩因此是RAT类型的，R是平整辊的半径，并且适当的 调整电路是在图4之二中所示的类型。这个电路类似于先前的电路，仅仅需要通过将信号RAT (107)输入到比较器10的差分输入中M 正所测量的由拉伸引发的扭矩值。该功能因此与前述的相同，并且叠 合控制电路104作用于位于平整机的输出侧的液压千斤顶3，。也可以 设想不将施加到位于输入侧的千斤顶3的作用与施加到位于输出侧的 千斤顶3，的作用完全分离，并且以适当的作用百分数来混/^控制信号。
关于所有的工作辊被单独驱动的机器，并且根据本发明的方法的 一个改进的变型，必须使用允许确定产品IO在位于工作辊之间的所有 间隔处的张力的设备。本发明的设备因此由图4之二所示的类型的调 整电路构成，并且能够例如通过在调整构件52处安装适当的设备而单 独地控制每个辊的叠合。
在这种类型的机器中，也能通过下述方式而想象其它类型的功能 首先基于其驱动电机上的扭矩的测量值而单独地作用于每个工作辊，
其次借助于液压千斤顶3、 3，并利用通it^a合单独的调^fr号而获得的
调整信号来组合总体作用。
但是，本发明不限于仅仅通过示例而描述的实施方式，因为可以 在不脱离权利要求的范围的情况下使用变化形式。特别地，可以使用 设有用于调整工作辊的叠合的其它类型的装置的平整机，或者可以使 用用于确定产品的塑性变形所需的扭矩的其它方法和测量方式。
在权利要求中所述的技术特征后插入的参考符号只是意在便于权 利要求的理解，而绝不限定其范围.
权利要求
1. 一种用于在如下类型的平整机中平整呈带材或板材形式的扁平产品(10)的方法，所述类型的平整机包括固定的支架(l);具 有平行的辊(4, 4，)的两组平整设备，分别位于所述带材的上方和 下方；用于调整辊的叠合所需的设备(3， 3，)；用于所述平整辊的动 力装置(91， 92);至少测量通过所述电机传递到所述平整辊的扭矩 的总体值的装置(100);理论模型或者预调整{更备，其对平整辊(4， 4，)的电机以及所述产品的塑性变形所需的电扭矩值给出至少一个参 考速度值(Refv),所述方法的特征在于，至少测量被传递到所述平 整辊的扭矩的总体值，并且确定用于所述产品的塑性变形的扭矩的实 际值，将所确定的值与由预调整模型给出的扭矩参考值相比较，并且 在用来调整所述平整辊的叠合的调整构件(3， 3，)上施加作用，以 将这样确定的用于所述产品的塑性变形的扭矩值保持为等于由所述 模型给出的参考值(Refv)。
2.如权利要求1所述的用于在平整机中平整呈带材或板材形式 的扁平产品(10)的方法，其特征在于，通过利用在所述平整机的速 度改变期间使用的加速和减速扭矩值校正所述测量，确定用于所述产 品的塑性变形的扭矩的实际值。
3.如权利要求1所述的用于平整呈带材或板材形式的扁平产品 (IO)的方法，在平整机中，所述平整机由其辊被成组地独立驱动的 多个部分构成，每个所述组对应于平整机的所述部分中的一个，每个 部分包括用于辊叠合的独立装置(3， 3，)，理论模型或者预调整设备 对平整辊的电机以及产品在机器的每个部分中的塑性变形所需的电 扭矩的值给出至少一个参考速度值，所述方法的特征在于，在每个部 分中，至少测量被传递到对应的平整辊组的扭矩的总体值，并且确定 用于产品在每个部分中的塑性变形的扭矩的实际值，将所确定的值与 由所述预调整模型对所述机器的相同部分给出的参考扭矩值相比较， 并且在调整所述部分的平整辊的叠合的调整构件(3, 3，)上施加作 用，以便将这样确定的用于所述产品的塑性变形的扭矩值保持为等于 由所述模型给出的参考值。
4.如权利要求3所述的用于在平整机中平整呈带材或板材形式 的扁平产品(10)的方法，其特征在于，通过利用在所述平整机的速 度改变期间使用的加速和减速扭矩值校正所述测量，在所述机器的每 个部分中确定用于所述产品的塑性变形的扭矩的实际值。
5.如权利要求3或4中任一项所述的用于在平整机中平整呈带 材或板材形式的扁平产品(10)的方法，其特征在于，通过测量或者 计算，确定由具有独立的动力的机器的不同部分在所述产品中引起的 张力的值，并且对于每个部分，通过利用位于所述平整机的每个部分 之间的区域中的产品内的张力平衡所需要的扭矩值来校正所述测量， 推断用于所述产品的塑性变形的扭矩的实际值。
6.如权利要求1或3中任一项所述的用于平整呈带材或板材形 式的扁平产品(10)的方法，在平整机中，所述平整机在由其辊被分 成两组(91， 92)独立地驱动、分别为输入部分和输出部分的两个部 分构成，每个所述组对应于所述平整机的所述部分中的一个，输入辊 的叠合更具体而言被所述机器的输入夹持装置(3)控制，并且相应 地，输出辊的叠合更具体而言被所述机器的输出夹持装置(3，)控制， 理论模型或者预调整设备对平整辊的电机以及产品在机器的每个部 分中的塑性变形所需的电扭矩的值给出至少一个参考速度值，所述方 法的特征在于，分别在所述输入辊和输出辊上至少测量所传递的扭矩 的总体值，并且确定用于产品分别在所述输入和输出处的塑性变形的 扭矩的实际值，将所确定的值与由所述预调整模型部分分别对机器输 入和输出给出的参考扭矩值相比较，对用于调整所述输入平整辊的叠 合的构件(3)和用于所述输出平整辊的构件(3，)施加作用，以将 这样确定的用于所述产品的塑性变形的扭矩值保持为等于由所述模 型给出的参考值。
7.如权利要求6所述的用于在平整机中平整呈带材或板材形式 的扁平产品(10)的方法，其特征在于，通过利用在所述平整机的速 度改变期间使用的加速和减速扭矩值来校正所述测量，确定用于产品 分别在机器输入和输出处的塑性变形的扭矩的实际值。
8.如权利要求6或7中的任一项所述的用于在平整机中平整呈 带材或板材形式的扁平产品(10)的方法，其特征在于，通过测量或 者计算，确定在位于所述输入辊和输出辊之间的区域中在所述产品中 引起的张力的值，并且，通过利用所述产品内在位于所述输入辊和输 出辊之间的所述区域中的张力平衡所需的扭矩值来校正所述测量，从 所确定的在位于所述输入辊和输出辊之间的区域中在所述产品中引 起的张力的值对所述输入和所述输出推出用于所述产品塑性变形的 扭矩的实际值。
9.如权利要求1所述的用于在平整机中平整呈带材或板材形式 的扁平产品(10)的方法，在平整机中，所述平整机的辊全部被单独 和独立地驱动，所述平整机包括用于每个辊的单独的叠合装置(52 )， 理论模型或者预调整设备对平整辊的电机以及产品的塑性变形所需 的电扭矩的值给出至少一个参考速度值，所述方法的特征在于，测量 被传递到每个平整辊的扭矩的值，并且确定用于所述产品的塑性变形 的扭矩的实际值，将所确定的值与由预调整模型对相同的辊给出的参 考扭矩值相比较，并且对所述平整辊的叠合调整构件(52 )施加作用， 以将这样确定的用于所述产品的塑性变形的扭矩的值保持为等于由 所述模型给出的参考值。
10.如权利要求9所述的用于在平整机中平整呈带材或板材形式 的扁平产品(10)的方法，其特征在于，通过利用在所述平整机的速 度改变期间使用的加速和减速扭矩值来校正所述测量，确定用于所述 产品的塑性变形的扭矩的实际值。
11.如权利要求9或10中任一项所述的用于在平整机中平整呈 带材或板材形式的扁平产品(10)的方法，其特征在于，通过测量或 者计算，确定在每个辊之间在所述产品中引起的张力，并且，对于每 个辊，通过利用平衡所述产品中在每个辊的上游和下游之间的张力差 所需的扭矩值来校正所述测量，确定用于所述产品塑性变形的扭矩的 实际值.
12. —种用于在平整呈带材或板材形式的扁平产品(10)的机器 中调整辊(4， 4，)的叠合的调整设备(103)，所述机器包括固定 的支架(1);具有平行的辊(4， 4，)的两組平整设备，分别位于所 述带材的上方和下方；用于调整辊的叠合所需的i殳备(3, 3，)；用于 所述平整辊的动力装置(91， 92);至少测量通过所述电机传递到所 述平整辊的扭矩的总体值的装置；理论模型或者预调整设备，该理论 模型或者预调整设备对平整辊的电机以及所述产品的塑性变形所需 的电扭矩的值给出至少一个参考速度值，所述设备的特征在于，所述 设备包括确定用于所述产品(10)的塑性变形的扭矩的实际值的装 置；辊速调整电路(105),其允许根据由所述模型给出的参考速度值 而进行伺服控制；以及辊叠合调整电路(104)，其通过调整在由所述 模型给出的产品的塑性变形所需的参考扭矩与在所述辊上进行的测 量之间的差值，作用于所述辊的位置。
13.如权利要求12所述的用于在平整扁平产品(10)的机器中 调整辊(4， 4，)的叠合的调整设备(103)，调整设备(103)由其辊 成组地被独立驱动的多个部分构成，每个组对应于平整机的所述部分 中的一个，每个部分包括单独的辊叠合装置(3， 3，)，所述设备的特 征在于，所述设备包括辊速调整电路(105)，其允许根据由所述模 型给出的参考速度值而进行伺服控制；以及用于每个部分的辊叠合调 整电路(104)，其分别作用于每个部分的辊的位置。
14. 如权利要求12所述的用于在平整扁平产品(10)的机器中 调整辊(4， 4，)的叠合的调整设备(103),所述机器的辊全部被独 立地驱动，每个辊包括独立的叠合装置(52)，所述设备的在于，所 述设备包括辊速调整电路(105),其允许根据由所述模型给出的参 考速度值而进行伺服控制；以及用于每个辊的单独的叠合调整电路(104)，其分别作用于所述辊的位置。
15. 如权利要求12至14中任一项所述的用于在调整扁平产品 (10)的机器中调整辊U， 4，)的叠合的调整设备(103)，其特征在于，所述设备是比例、积分和微分类型的，并且所述设备包括用于机器的加速信号以及在每个辊的上游和下游之间在产品中引起的张 力的差值的输入。
全文摘要
本发明涉及用于控制平整机中的平整辊的叠合的方法和设备，该平整机包括两个平整组，每个平整组承载一系列具有平行的轴线的辊(4，4’)。本发明特别适用于几乎不需要辊叠合、具有大的厚度和高的硬度的板材状和带材状产品。本方法的特征在于，它由如下步骤构成至少测量通过电机传递到平整辊的扭矩的总体值，确定用于平整产品的扭矩的实际值，将所确定的值与预设模型提供的扭矩的参考值相比较，以及作用于调节辊叠合的构件(3，3’)，以将这样确定的扭矩值保持在参考值(Refc)。本发明的用于实施所述方法的调节辊叠合的设备(103)的特征在于，该设备包括用于调节辊的速度的电路(105)和作用于辊的位置、用于调节所述叠合的电路(104)。
文档编号B21D1/02GK101312797SQ200680043691
公开日2008年11月26日 申请日期2006年11月15日 优先权日2005年11月22日
发明者伊夫·勒克莱尔, 多米尼克·波拉蒂迪斯 申请人:西门子奥钢联冶金技术有限公司