用于产生优化的、曲率连续的2D或3D辊轧轮廓变化曲线的方法和相应的设备技术

本发明专利技术涉及一种产生优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线（5）的方法，其方式在于通过预设沿着轧料进给方向（X）改变的辊轧轮廓（5）的期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线（5）和控制柔性的辊轧成型设备，其中在辊轧成型过程期间能够以由计算器控制的方式调节成型轧辊（11），其中用于产生优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线（5）的方法包括下述步骤：a）借助于CAD辅助工具输入期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线（5）；b）由输入的期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线（5）通过倒圆算法计算优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线（5），其中倒圆算法将2D或3D辊轧轮廓变化曲线（5）基本上曲率连续地倒圆，以至于与之相符地，产生优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线（5），其中基本上避免曲率突变；c）确认或修改优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线（5）的区域；以及d）存储优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线（5）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于产生用于一种相应的设备的优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线的方法，其中将辊轧轮廓变化曲线曲率连续地倒圆，并且由此降低用于调节成型轧辊和执行器的加速力，并且能够实现相应更高的材料进给速度。所述方法包括相应的曲率连续的倒圆算法，所述方法或者在用于产生优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线的CAD工具中求积分，或者所述算法也能够在用于柔性地辊轧成型的设备的电子前接装置(VorschaItgerat)中实现，所述前接装置将具有至今为止的常规的曲率突变的预设的、未优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线转换为优化的、曲率连续的2D或3D辊轧轮廓变化曲线。
技术介绍
已知的现有技术是一种棍轧轮廓的制造方案，所述制造方案具有沿着轧料条恒定的横截面(2D轮廓)。在此，轧料条通过辊轧成型设备传送，并且在辊轧成型过程期间得到与在辊轧成型设备中设置的和将轧料条挤压变形的成型轧辊相符的轮廓。莱纳戴伦(ReinerDaelen)在1848年专利技术了一种轧钢机，其中双轧机机架的两个水平的成型轧辊由两个竖直的设置在前或设置在后的成型轧辊补充，并且由于辊隙的可调节性，能够不更换成型轧辊地制造不同的矩形轮廓(Popular Science第38卷,第594页等等)。然而,在此和在大量改进方案中，为辊轧成型过程而一次性调节的辊轧轮廓沿着轧制方向或者沿着轧料条保持恒定，直至将机器重新调节为用于不同的轮廓。现在，沿着材料条改变的3D轮廓在工业上几乎仅能够通过拉深方法制造，对于大量生产，所述方法比辊轧成型制造方法更耗费并且更昂贵。从专利申请DE102007024777 (Al)中已知一种用于3D辊轧成型的柔性地辊轧成型设备，所述设备包括具有机械臂的机器人，所述机械臂以由计算器控制的方式从成型轧辊组中选择一个成型轧辊，并且以由计算器控制的方式由成型辊轧设定选择成型轧辊，并且以由计算器控制的方式相应地将轧料进给应用于3D辊轧成型。在此，整个用于柔性地辊轧成型的设备能够由一些机械臂和辊道台组成。然而，轧料条进给相对较慢，特别是在辊轧轮廓改变和进行成型的成型轧辊必须通过相应的执行器来运动的部位上进给相对较慢，并且由此对运动进行加速和减速。在现在的柔性辊轧成型设备中的缺点是，微小的轧料进给具有与其所连接的较差的经济性，其中主要通过如下方式来实现受限的轧料进给，即，必须使成型轧辊借助于所连接的促动器和定位机构在其定向和位置方面进行改变、运动进而最终加速和减速。在此出现的用于调节成型轧辊、所连接的促动器和定位机构的定位力或加速力结合所使用的促动器的最大调节力相应地使轧料进给变慢到，能够保证，辊轧轮廓变化曲线的预设的曲线形状能够由柔性辊轧成型设备以特定的公差保持。现在的用于辊轧轮廓或辊轧轮廓变化曲线的产生或编程的CAD辅助工具产生这样的基本上由彼此连接的直线部段和圆弧部段组成的曲线形状。然而，对于2D或3D辊轧轮廓，这样的曲线形状是不适合的，因为其不是曲率连续的，并且由此也不最优地承受加速质量的荷载。由于用于调节成型轧辊和执行器的、在直线到圆弧的和圆弧到直线的过渡上出现的加速力一定会降低辊轧速度，这相对于拉深生产设备使经济性非常受限。虽然在汽车制造中在其他方面具有很高的经济性，但是仅能够很受限地使用产生恒定的辊轧轮廓横截面的用于辊轧成型的设备，因为在此需要大部分柔性的或在纵轴线上可改变的2D或3D部分横截面。因此，本专利技术的目的是，在提供用于产生优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线的方法和用于其的设备时，消除现有技术中的缺点并且通过相应地优化的需要更小的调节力的2D或3D辊轧轮廓变化曲线实现更迅速的2D或3D辊轧成型。
技术实现思路
前述目的以及其他由说明中获知的目的通过根据权利要求1和权利要求18所述的具有基本上曲率连续的倒圆的用于产生优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线的方法和设备实现。根据本专利技术，在预设期望的、改变的基本上由彼此连接的直线部段、圆弧部段和椭圆部段组成的2D或3D辊轧轮廓变化曲线的情况下，优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线优选通过基本上曲率连续的倒圆算法产生。用于优化优选考虑的曲率连续的倒圆算法计算作为其二阶导数的输入的期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线的轨迹的加速度，并且在参考由优化的原始输入的辊轧轮廓变化曲线的公差范围或最大允许偏差的情况下对出现的加速的进行最小化或进行限制。优选的目的是，使用产生辊轧轮廓变化曲线的基本上曲率连续的倒圆的倒圆算法。由此，在调节成型轧辊连同其执行器一起时，优选不再突变地沿着辊轧轮廓变化曲线改变或加速和减速为此需要的调节速度，而是能够由执行器施加为此所需的特定的加速力和调节力。由此，执行器优选能够确定为更弱的和/或能够提高2D或3D辊轧轮廓的生产速度。优选地，优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线这样产生，使得其由输入的期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线或者部分地或者整体地计算或优化。为此，部分的计算或优化中，优选根据相应的新的曲线部段的每个输入值计算或曲率连续地优化和显示辊轧轮廓变化曲线的优化或相应地优化的轨迹部段或面部段。在此优选地，参考并且遵守输入的轨迹或面的优化的轨迹或面的特定的公差或最大偏差，或能够改变用于计算优化的轨迹的倒圆算法的参数。在此，根据本专利技术的方法和设备能够不仅使用于改变的2D而且也使用于3D辊轧轮廓变化曲线。改变的2D辊轧轮廓变化曲线例如在横向方向或沿着轧料条的进给方向朝深处改变。改变的3D辊轧轮廓变化曲线例如在两个垂直于轧料条的进给方向的方向上改变，并且朝材料条方向，例如不仅在宽度方面而且也在深度方面改变其辊轧轮廓。为了避免误解，在此要注明的是，术语“轨迹”和“曲线函数”或“函数”等等之前和随后象征能够是二维的或三维的“辊轧轮廓变化曲线”。同样地，术语“辊轧轮廓”在本专利技术的范围内象征具有相应地改变的2D或3D辊轧轮廓的2D或3D辊轧型材，并且为了简化地表达在下面继续称为所述术语。同样地，如果没有另外明确地说明，那么术语“优化”总是包括根据基本上曲率连续的倒圆的辊轧轮廓变化曲线或其轨迹变化曲线或面变化曲线的优化或改变。本专利技术的其他实施方案在从属要求中说明。在接下来的附图中和在详细的说明中描述根据本专利技术的优选的实施形式，但是本专利技术不限于此。附图说明图1A在轧料条进给方向上从前侧示出(图1B中)在部位AA上的轧料条的辊轧轮廓的横截面，其中轧料条被夹紧在成型轧辊之间；图1B示出具有部分被辊轧的辊轧轮廓的轧料条的俯视图，所述辊轧轮廓夹紧在成型轧辊和相应的成型轧辊的执行器之间和之下；图2示出由直线部段和圆弧部段组成的辊轧轮廓变化曲线f(x)的一部分、相关联的根据绝对值的曲率变化曲线I KU) I和根据绝对值的加速度变化曲线I a(x) I，以及优化的辊轧轮廓变化曲线f;pt(x)的一部分，连同相关联的根据绝对值的曲率变化曲线和加速度变化曲线；图3示出由直线部段和圆弧部段组成的辊轧轮廓变化曲线f(x)的一部分、相关联的曲率变化曲线和加速度变化曲线，以及优化的辊轧轮廓变化曲线f；pt(x)的一部分，连同相关联的曲率变化曲线和加速度变化曲线；图4示出回旋曲线y=f (X)的函数(或也称为clothoid (回旋曲线)，羊角形螺线(Cornu Spiral))；图5示出两个圆弧形的轨迹变化曲线Kl (X)和优化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.11 DE 102010036945.41.用于产生优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)的方法，其方式在于预设沿着轧料进给方向(X)变化的辊轧轮廓(5)的期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)和控制柔性的辊轧成型设备，其中在辊轧成型过程期间能够以由计算器控制的方式调节成型轧辊(11)，其中用于产生所述优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)的方法包括下述步骤: a)借助于CAD辅助工具输入所述期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)，其中所述期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)由多个直线的和/或弯曲的部段和相应的过渡部组成； b)由输入的所述期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)通过倒圆算法在所述直线的和/或所述弯曲的部段之间的所述过渡部上计算所述优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)，以便在所述过渡部上确定相应的过渡弧，其中所述倒圆算法将所述2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)倒圆为在所述过渡弧上基本上曲率连续的，以至于相应地产生所述优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)，其中基本上避免曲率突变； c)确认或修改所述优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)的区域； d)存储所述优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)。2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤d)中所述优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)适用于控制柔性辊轧成型设备。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过读入具有所述期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)的数据集或数据文件来实现在步骤a)中进行的输入。4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中在步骤a)中将所述期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)基本上通过直线部段和圆弧部段和/或点来输入到所述CAD辅助工具中，所述点通过由例如是三次样条函数的函数产生曲线部段。5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中实现用于将所述期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)输入到所述CAD辅助工具中的、用于计算所述优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)的、用于显示所述输入的和所述优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)的和用于修改或确定所述优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)的所述步骤a) -c),使得在部分地输入所述期望的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5 )的部段后，执行其他步骤b ) -C )，其方式在于，实现部分优化的2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)的优化计算、输出或显示和修改，以及因此基本上从点到点地或从面部段到面部段地进行优化。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述在步骤a)中进行的输入也包括用于在步骤b)中进行的所述优化计算的最大偏差，并且/或者其中能够给出优化计算的起始位置，所述最大偏差例如是最大和/或最小半径和/或所述辊轧轮廓的直线的或弯曲的线段。7.根据前述权利要求之一所述的方法，其中在步骤b)中分别进行的所述倒圆算法能够选择为总体地或部分地用于由一系列的倒圆算法构成的特定的面区域。8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中在步骤b)中提供的或应用的倒圆算法基于以下，在所述2D或3D辊轧轮廓变化曲线(5)的区域中...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔贝特·泽德尔迈尔，斯特凡·弗赖塔格，伯纳德·波克斯，罗兰德·亨尼格，
申请(专利权)人：金属板材技术解决方案股份有限公司，
类型：
国别省市：