[发明专利]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

说明书

技术领域

本发明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（）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。

背景技术

已知的现有技术是一种辊轧轮廓的制造方案，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（Reiner Daelen）在1848年发明了一种轧钢机，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（A1）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，本发明的目的是，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。

发明内容

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。

根据本发明，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。