Способ и система для демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы



Способ и система для демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы
Способ и система для демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы
Способ и система для демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы
Способ и система для демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы
Способ и система для демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы
Способ и система для демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы
Способ и система для демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы
Способ и система для демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы
Способ и система для демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы

 


Владельцы патента RU 2493926:

АББ РИСЕРЧ ЛТД. (CH)

Способ содержит этапы, на которых измеряют расстояния до металлической полосы 1 посредством совокупности бесконтактных датчиков 3, предоставляющих результаты измерений расстояний; формируют профиль искривления, основанный на результатах измерений расстояний; разлагают профиль искривления на некоторое количество базовых форм и управляют профилем искривления посредством совокупности бесконтактных исполняющих устройств (, , ..., , ..., и , , ..., , ..., причем управление содержит предоставление для каждой из базовых форм соответствующей комбинации профилей сил. На этапе управления профилем искривления оптимизируют комбинации профилей сил, прикладываемых в нескольких поперечных сечениях таким образом, чтобы минимизировать среднеквадратическую амплитуду искривления металлической полосы. Система содержит множество бесконтактных датчиков (3), измеряющих расстояние до металлической полосы (1), средство для формирования профиля искривления на основе результатов измерений расстояний, средство для управления профилем искривления посредством множества бесконтактных исполняющих устройств, выполненное с возможностью минимизации среднеквадратической амплитуды искривления металлической полосы. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники

Настоящее изобретение относится, в общем, к области металлообрабатывающей промышленности, а более конкретно, к техническим средствам и способам управления перемещениями металлических полос.

Предшествующий уровень техники

Обработка металлических полос или металлических листов в металлообрабатывающей промышленности включает в себя их транспортировку вдоль различных производственных линий, таких как, например, линия горячего цинкования. Во время перемещений металлические полосы подвергаются вибрации, вследствие их относительной тонкой и вытянутой формы и из-за большого количества источников вибрации. Вибрации возникают, помимо всего прочего, из-за несовершенства механических элементов линии и из-за различных этапов обработки, например, из-за действий воздушного шабера, используемого для удаления избыточного цинка с металлических полос после этапа горячего цинкования. Поэтому транспортировка металлических полос нуждается в стабилизации.

При отсутствии стабилизации металлические полосы подвергались бы потерям формы, например, изгибу, и некоторые этапы обработки были бы менее эффективными. Например, отсутствие управления вибрацией, во время вышеупомянутых действий воздушного шабера, привело бы, в результате, к переменной толщине цинкового покрытия и, таким образом, к снижению качества продукции и увеличению затрат. Таким образом, технологическая обработка металлических полос была бы исполнена неэффективно, и с большими затратами. Поэтому легко понятна значимость управления перемещениями металлических полос.

Международная патентная публикация WO 2009/030269 раскрывает способ стабилизации и управления вибрациями металлических полос. Профилем металлической полосы управляют посредством совокупности бесконтактных исполняющих устройств, на основе комбинации типовых форм, при этом комбинация типовых форм приблизительно соответствует профилю металлической полосы. Профиль металлической полосы и силы, действующие на металлическую полосу, выражаются в виде комбинаций типовых форм, используя столько типовых форм, сколько имеется исполняющих устройств.

Краткое изложение существа изобретения

Основной задачей настоящего изобретения является предоставление способов и средств управления перемещением металлических полос, например, металлических полос, обрабатываемых на производственной линии.

Конкретной задачей изобретения является предоставление способов и средств получения улучшенного демпфирования вибрации и управления формой металлических полос, обрабатываемых на производственной линии.

Эти задачи, помимо прочего, достигаются посредством способа, как это заявлено в независимом пункте формулы изобретения.

В соответствии с изобретением, предоставляется способ демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы. Способ содержит этапы, на которых: измеряют расстояния до металлической полосы посредством совокупности бесконтактных датчиков, предоставляют результаты измерений расстояний; формируют профиль искривления, основанный на результатах измерений расстояний; разлагают профиль искривления на некоторое количество базовых форм; и управляют профилем искривления посредством совокупности бесконтактных исполняющих устройств. Этап управления содержит предоставление для каждой базовой формы соответствующей комбинации профилей сил. Посредством изобретения улучшается разделение между формами искривления и увеличивается степень свободы системы, по сравнению с известными способами. Дополнительно приобретается эксплуатационная гибкость в том отношении, что количество исполняющих устройств может быть адаптировано, в зависимости от потребностей рассматриваемого конкретного приложения.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, каждая соответствующая комбинация профилей сил основана, по меньшей мере, на первом профиле сил, вычисленном на первой высоте, и втором профиле сил, вычисленном на второй высоте. Таким образом, обеспечивается повышенная точность в том отношении, что результирующая сила, прикладываемая к металлической полосе, может быть создана с формой, более близкой к оптимальной.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, множество бесконтактных исполняющих устройств размещают вдоль ширины металлической полосы на первой высоте и на второй высоте металлической полосы. Таким образом, обеспечивается улучшенная стабилизация и, следовательно, улучшенная эффективность технологической обработки металлической полосы. Такое увеличение эффективности может трансформироваться в увеличенный размер прибыли.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, этап определения вкладов от базовых форм содержит определение коэффициентов для соответствующих вкладов. Коэффициенты могут затем использоваться для определения амплитуды для комбинации профилей сил, соответствующих конкретной базовой форме. Таким образом, предоставляется эффективный и точный способ определения вкладов базовых форм и соответствующих комбинаций профилей сил. Таким образом, способ может быть также с легкостью реализован в виде программного обеспечения.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, количество бесконтактных исполняющих устройств и/или датчиков не зависит от количества базовых форм.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, способ содержит дополнительный этап предоставления результирующей силы, прикладываемой к металлической полосе бесконтактными исполняющими устройствами, посредством суммирования всех комбинаций профилей сил.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, два ряда датчиков размещают на первой и второй высоте металлической полосы. Способ содержит дополнительные этапы, на которых: определяют первый профиль искривления на первой высоте и определяют второй профиль искривления на второй высоте, осуществляют управление формой металлической полосы, основанное на первом профиле искривления, и осуществляют управление вибрацией, основанное на втором профиле искривления. Силы, прикладываемые исполняющими устройствами, могут быть разделены на медленно изменяющуюся часть, используемую для того, чтобы предоставить управление формой, и часть, быстро изменяющуюся около уровней, предоставленных посредством сигналов медленно изменяющейся части, используемой для того, чтобы предоставить управление вибрацией. Таким образом, в зависимости от потребностей, могут использоваться различные силы исполняющих устройств. Места расположения исполняющих устройств могут также быть адаптированы, в зависимости от намеченной цели управления перемещениями. Для управления вибрациями, силы исполняющих устройств предпочтительно прикладываются настолько близко к датчикам, насколько это возможно, в то время как для управления формой это не является настолько важным.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления изобретения, этап управления профилем искривления содержит оптимизацию первых и вторых профилей сил таким образом, чтобы предоставить, в среднем, максимально плоское искривление металлической полосы.

Изобретение также предоставляет систему для демпфирования вибраций и управления формой, в соответствии с которой достигаются преимущества, подобные вышеупомянутым.

Дополнительные признаки и преимущества всего этого станут более ясными после прочтения подробного описания вариантов осуществления изобретения и сопровождающих чертежей.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг.1a и 1b изображают различные варианты компоновки датчиков и исполняющих устройств на металлической полосе;

фиг.2а-2с изображают базовые формы вибраций;

фиг.3 изображает профили искривления, как результат действия различных профилей сил;

фиг.4 изображает среднеквадратическую амплитуду искривления вдоль поперечного сечения металлической полосы;

фиг.5 изображает блок-схему технологических этапов способа согласно изобретению;

фиг.6 схематически изображает систему согласно изобретению.

Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Изобретение основывается на осознании изобретателями того, что в изобретении, раскрытом в ранее упомянутой патентной публикации WO 2009/030269, принадлежащем тому же самому заявителю, что и настоящая заявка, можно дополнительно повысить разделение и степень свободы.

Фиг.1a изображает вариант осуществления настоящего изобретения, и, в частности, компоновку датчиков и исполняющих устройств на металлической полосе. Металлическая полоса 1 показана в виде сбоку, с направлением движения, обозначенным стрелкой и буквой "Т", и с высотой металлической полосы 1, обозначенной "h". В обычной производственной линии металлическая полоса 1 может иметь длину в несколько километров. Таким образом, термин высота "h", как это используется в данном документе, можно понимать, как содержащий подмножество общей длины металлической полосы. Высота "h" представляет собой, таким образом, "снимок" части металлической полосы, когда полоса проходит через компоновку стабилизации (не изображено), содержащую исполняющие устройства и датчики.

Некоторое количество датчиков 3, например индуктивных датчиков положения, размещаются в компоновке стабилизации в один или больше рядов, вдоль ширины w профиля металлической полосы, а, в одном варианте осуществления изобретения, с обеих сторон металлической полосы 1 (фиг.1b). Датчики 3 представляют собой бесконтактные датчики и не находятся в физическом контакте с металлической полосой 1. Датчики 3 размещаются для измерения расстояния до металлической полосы 1, предоставляя, таким образом, результаты измерений расстояний. Количество датчиков 3 может быть выбрано подходящим образом, но их должно быть, по меньшей мере, столько же, сколько имеется базовых форм.

Некоторое количество исполняющих устройств, например , электромагнитов, размещается в один или больше рядов, 2а, 2а' вдоль ширины металлической полосы 1 и, если используются несколько рядов, на различных высотах полосы. Ссылочные позиционные обозначения 2а, 2а', таким образом, ссылаются на соответствующий ряд исполняющих устройств , , ..., , ..., и , , ..., , ..., , размещенных вдоль ширины металлического профиля 1 на различных высотах h1, h2. Исполняющие устройства , формируют силы, действующие на металлическую полосу 1. В последующем изложении, исполняющие устройства , , в качестве примера, представляют собой электромагниты, но ясно и то, что исполняющие устройства могли бы представлять собой другие типы бесконтактных исполняющих устройств.

Фиг.1b изображает компоновку, согласно фиг.1a, в проекции вдоль линии а-а. Как уже упоминалось, возможен дополнительный ряд датчиков 3' на противоположной стороне металлической полосы 1. Дополнительно, также может быть предоставлен второй ряд датчиков 4, 4' на каждой стороне металлической полосы 1, как это изображено на чертеже. Может использоваться любое количество датчиков и любое количество рядов датчиков. В случае, когда исполняющие устройства представляют собой электромагниты, силы, используемые для управления перемещениями металлической полосы 1, представляют собой силы магнитного поля, и, кроме того, имеется, по меньшей мере, один ряд 2b, 2b' электромагнитов
, , размещенных на каждой стороне металлической полосы 1. Одна катушка от каждого электромагнита создает пару , катушек, которые управляются совместно, чтобы стабилизировать металлическую полосу 1. Силы магнитного поля, действующие на металлическую полосу 1, могут управляться посредством регулирования электрического тока, подаваемого на электромагниты. На чертежах изображены только два ряда 2а, 2b; 2а', 2b' электромагнитов на каждой стороне металлической полосы, но, в соответствии с изобретением, количество электромагнитов , , , , может быть выбрано подходящим образом, в зависимости от рассматриваемого приложения.

Измерения расстояний, осуществляемые посредством датчиков 3, дают возможность вычисления профиля металлической полосы, который в последующем обозначается как профиль искривления. Профиль искривления представляет собой форму металлической полосы 1, как это видно в проекции, соответствующей фиг.1b, и на высоте металлической полосы 1, соответствующей высоте, на которой размещаются датчики 3.

Профиль искривления может быть выражен как линейная комбинация некоторого количества естественных типов или естественных вибраций, в последующем называемых как базовые формы вибраций или, коротко, базовые формы.

Фиг.2a изображает первые пять базовых форм, пронумерованные римскими цифрами I, II, III, IV и V, соответственно. Теоретически имеется бесконечное количество базовых форм, но в последующем используются пять первых базовых форм для демонстрации изобретения. Количество базовых форм, используемых для того, чтобы оценить профиль искривления, может быть выбрано с учетом баланса между вычислительными затратами и требуемой точностью.

Фиг.2b изображает первую базовую форму I в другом представлении, из которого видно, что базовая форма I искривления соответствует линейному смещению от центральной линии а-а. На фиг.2c показано, как два из электромагнитов рядов 2а' и 2b' действуют на металлическую полосу 1 для того, чтобы минимизировать искривление. В частности, электромагниты , , , управляются таким образом, чтобы предоставить силу магнитного поля, которая противодействует искривлению, вызванному вибрациями. В конкретном случае, продемонстрированном на чертеже, сила от электромагнитов и ряда 2а', может, к примеру, равняться нулю, в то время как электромагниты и ряда 2b', размещенные на противоположной стороне металлической полосы, предоставляют одинаковую силу f магнитного поля. Другой ряд(ы) электромагнитов действует на металлическую полосу 1 соответствующим образом, помогая первому ряду противодейстовать измеренным искривлениям. То есть, действуют так, чтобы противодействовать искривлениям на этой конкретной высоте. Другие базовые формы управляются соответствующим образом.

На основе профиля искривления, который, в свою очередь, определяется на основе результатов измерений расстояний, предоставленных датчиками, предоставляется определенная форма сил, с целью получения требуемого профиля металлической полосы. Требуемый профиль металлической полосы, обычно, представляет собой профиль, который является настолько плоским, насколько это возможно, то есть он, насколько это возможно, придерживается средней линии а-а. Результирующая сила, или результирующий профиль сил, выражает, как должны быть настроены электромагниты , , ..., , ..., и , , ..., , ..., , для того, чтобы предоставить силу, действующую на металлическую полосу 1 так, чтобы наилучшим образом противодействовать воздействию вибраций.

Для каждой базовой формы I, II, III, IV, V предоставляется контроллер, который управляет соответствующей базовой формой. Например, для базовой формы I, предоставляется первый контроллер, который вычисляет, на основе измерений расстояний, полученных от всех датчиков 3, комбинацию профилей сил, которая наилучшим образом противодействует вкладу в искривления, вызванному базовой формой I. Профиль сил представляет собой предварительно установленную комбинацию сил от отдельных пар электромагнитов , для одной базовой формы на конкретной высоте.

В случае использования одного ряда исполняющих устройств, действующих на металлическую полосу 1 на некоторой высоте, вычисляется профиль искривления на этой высоте, и он разлагается на различные базовые формы I, II, III, IV, V. Для базовой формы I, первый контроллер определяет предварительно установленную комбинацию профилей сил, и амплитуду A1. Например, предварительно установленная комбинация может представлять собой: (сила 1, прикладываемая парой исполняющих устройств , +сила 1, прикладываемая парой исполняющих устройств , ). Затем эта предварительно установленная комбинация сил умножается на амплитуду А1, которая определяется соответствующим образом, в зависимости от вклада базовой формы I в профиль искривления. Для базовой формы II, второй контроллер определяет предварительно установленную комбинацию профилей сил для базовой формы II, и соответствующую амплитуду А2, и т.д. То есть, для базовой формы I вычисляется первый профиль сил, причем первый профиль сил представляет собой предварително установленную комбинацию сил от отдельных пар электромагнитов , для базовой формы I; для базовой формы II вычисляется второй профиль сил, причем второй профиль сил представляет собой предварительно установленную комбинацию сил от отдельных пар электромагнитов , для базовой формы II, и т.д. Затем может определяться результирующая сила, и прикладываться к металлической полосе 1 исполняющими устройствами, посредством суммирования всех комбинаций профилей сил.

Если на другой высоте предоставляется дополнительный ряд исполняющих устройств, то предоставляется комбинация профилей сил на других высотах.

Например, первый профиль сил для базовой формы I на высоте h1 может быть выражен как: (сила 1, прикладываемая парой исполняющих устройств , +сила 1, прикладываемая парой исполняющих устройств , )×амплитуда Ah1. Второй профиль сил, для базовой формы I на высоте h2 может быть выражен как: (0,99×сила 1, прикладываемая парой исполняющих устройств , +1,0×сила 1, прикладывамая парой исполняющих устройств , )×амплитуда Ah2. Контроллер, управляющий базовой формой I, содержит в себе заранее предусмотренные комбинации таких амплитуд Ah1, Ah2, и определяет амплитуду А в зависимости от вклада в профиль искривления от базовой формы I. Для конкретной высоты металлической полосы 1 могут быть определены один, или большее количество, профилей сил.

Предоставляется второй контроллер, который вычисляет комбинацию профилей сил, которая наилучшим образом противодействует вкладу в искривления, вызванные базовой формой II, предоставляется третий контроллер, который вычисляет комбинацию профилей сил, которая наилучшим образом противодействует вкладу в искривления, вызванные базовой формой III и т.д. Для каждой базовой формы I, II, III, IV, V может быть определена комбинация профилей сил, которая, в некотором смысле, представляет собой "наилучшую" комбинацию профилей сил. "Наилучшая" комбинация, в данном контексте, в большинстве случаев представляет собой комбинацию профилей сил, которая в наивысшей степени противодействует вкладам в искривления от конкретной базовой формы.

Если профили искривления определяются на нескольких высотах, то предоставляется комбинация профилей сил на различных высотах.

Заметим, что контроллер, предназначенный для того, чтобы управлять конкретной базовой формой, может представлять собой единственный блок или несколько блоков; например, в случае, когда контроллер представляет собой ПИД-регулятор (пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор), он может быть разделен на три блока: П, И и Д, соответственно.

Все регуляторы отделяются друг от друга, посредством определения соответствующей комбинации профилей сил для соответствующей базовой формы. Затем результирующая сила, которую следует приложить к металлической полосе 1, определяется посредством объединения комбинаций профилей сил от различных контроллеров в фактический отклик электромагнита. То есть, результирующая сила представляет собой сумму всех профилей сил, которая включает в себя любую соответствующую амплитуду, причем сумма, возможно, умножается на некоторую амплитуду.

В то время как ранее упомянутая патентная публикация WO 2009/030269, принадлежащая тому же самому заявителю, что и настоящая заявка, использует такое же количество базовых форм, сколько имеется исполняющих устройств, данное изобретение предоставляет увеличенное разделение и более высокую степень свободы системы посредством использования любого количества исполняющих устройств и любого количества рядов исполняющих устройств. Конкретный ряд исполняющих устройств может, таким образом, содержать любое количество исполняющих устройств, причем это количество не связанно с количеством используемых базовых форм.

Кратко, в соответствии с данным изобретением, сохраняется концепция управления отдельными базовыми формами, но вместо того, чтобы управлять таким же количеством базовых форм, сколько имеется электромагнитов, вдоль профиля искривления создаются линейно независимые профили сил, а, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, также на различных высотах. Один профиль искривления управляется посредством воздействия на амплитуду одной комбинации профилей сил. Профили сил выбираются таким образом, чтобы достигнуть оптимального разделения между формами искривления.

Один контроллер управляет одной конкретной базовой формой, но выдаваемый им профиль сил основан, по меньшей мере, на двух профилях сил, например, на профиле сил на высоте h1 и на другом профиле сил на высоте h2. Имеется предпочтительно, по меньшей мере, два параллельных ряда 2a, 2b; 2a', 2b' электромагнитов. Количество электромагнитов, или количество рядов электромагнитов, вдоль ширины металлической полосы 1, не связано с количеством управляемых базовых форм. Большее количество электромагнитов может использоваться, чтобы достичь профилей сил, которые аппроксимируют требуемые профили с более высокой точностью. Дополнительно, количество датчиков не связано каким-либо образом с количеством базовых форм, которыми управляют, если не считать ранее упомянутого ограничения, требующего наличия такого же количества датчиков, сколько имеется базовых форм. Посредством увеличения количества датчиков улучшается точность в оценках форм искривления.

Один из подходов для улучшения разделения между формами искривления, представляет собой применение профилей сил, которые идентичны базовым формам, аппроксимирующим форму искривления.

Другой подход для улучшения разделения, демонстрируется на фиг.3. Верхняя фигура показывает моделируемое установившееся состояние искривления вдоль поперечного сечения металлической полосы для двух различных профилей сил. Нижняя фигура изображает эти два профиля сил, один обозначен как "плоский профиль сил", а другой обозначен как "оптимизированный профиль сил". Можно заметить, что оптимизированный профиль сил, который не идентичен базовой форме, обеспечивает лучший результат. Отметим, однако, что профили искривления, изображенные на верхнем чертеже, показаны в увеличенном масштабе, и что оба профиля искривления с практическической точки зрения являются достаточно плоскими.

Обычно, в динамическом состоянии связь между различными формами искривления является более значительной, чем в установившемся состоянии. Обозначим si отклик некоторой формы искривления на амплитуду некоторого профиля сил fj. Цель состоит в том, чтобы минимизировать этот отклик на всех частотах в случаях, когда индексы i и j различаются. Эта минимизация представляет собой более трудную задачу, чем достижение разделения только в установившемся состоянии.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, применяются, по меньшей мере, два ряда электромагнитов, то есть силы прикладываются более чем в одном поперечном сечении металлической полосы. В другой формулировке, предоставляются, по меньшей мере, два ряда электромагнитов, которые предоставляют приложение силы к металлической полосе на двух различных высотах, то есть к двум различным поперечным сечениям металлической полосы.

На фиг.4 изображена среднеквадратическая амплитуда искривления вдоль поперечного сечения металлической полосы. Среднеквадратическая амплитуда искривления определяется как интеграл по частоте от квадрата амплитуды искривления, . Со ссылкой сначала на верхний чертеж, демонстрируются два случая: первый график, названный как "один профиль сил", представляет собой результат приложения сил только в том же самом поперечном сечении, в котором измеряется искривление, например, на высоте h/2. Второй график, названный как "два профиля сил", представляет собой результат приложения сил также в поперечном сечении на некотором расстоянии (высоте) выше первого сечения с верхнего чертежа. Для обоих случаев, прикладываемые профили сил оптимизируются, чтобы предоставить максимально плоское, в смысле среднего значения, искривление. Профили сил, изображенные на нижней фигуре: оптимизируют единственный профиль сил, профиль сил в первом поперечном сечении и профиль сил во втором поперечном сечении.

Искривление в определенном поперечном сечении подвешенной металлической полосы описывается как линейная комбинация базовых форм. Амплитуда одной формы искривления управляется посредством влияния на амплитуду профиля сил, прикладываемого в поперечном сечении металлической полосы, или посредством комбинации профилей сил, прикладываемых в нескольких поперечных сечениях.

Профили сил прикладываются посредством объединения воздействий нескольких силовых исполняющих устройств. Нет ограничений на количество исполняющих устройств, которые могут использоваться для того, чтобы образовать один профиль сил. Амплитуды профилей искривления могут быть оценены посредством результатов измерений искривления металлической полосы.

Помимо стабилизации металлических полос, то есть уменьшения вибраций, имеется также потребность управлять статическим профилем искривления вдоль поперечного сечения металлической полосы. Это управление статическим, или средним, профилем искривления называется управлением формой. Металлическая полоса может подвергаться статическому искривлению, что должно быть предотвращено.

Управляющие воздействия, направленные на уменьшение вибраций металлической полосы, должны быть очень быстрыми. Это накладывает ограничения на расстояние между расположениями, где исполняющие устройства прикладывают стабилизирующие силы, и расположениями, где измеряются искривления. В частности, места измерений искривления, то есть места размещения датчиков, так же как и места размещения исполняющих устройств, должны быть настолько близкими, насколько это возможно, к тому месту, в котором должна быть достигнута стабилизация. Например, во время этапа технологической обработки воздушным шабером, на котором удаляется избыточный цинк с металлических полос, было бы желательно поместить датчики и исполняющие устройства настолько близко к струе воздуха, насколько это возможно. Это редко представляется возможным, по меньшей мере, это невозможно для исполняющих устройств, вследствие физических ограничений, таких как размер электромагнитов и ограниченное пространство вдоль производственной линии.

В отличие от этого, управление статическим профилем искривления, управление формой, могут быть значительно более медленным. Дополнительно, точки размещения датчиков и исполняющих устройств являются менее важными. Для управления формой есть возможности производить измерения на большем расстоянии от исполняющих устройств и также получать удовлетворительную точность.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, силы могут прикладываться посредством исполняющих устройств, при этом силы, прикладываемые посредством исполняющих устройств, разбиваются на две части, первая, быстро действующая, часть предназначается для того, чтобы уменьшить вибрации, измеренные в непосредственной близости от исполняющих устройств, и вторая часть, которая предназначается для более медленной корректировки профиля металлической полосы, на некотором расстоянии от исполняющих устройств. В этом варианте осуществления изобретения, исполняющие устройства могут использоваться выборочно, в зависимости от целей управления перемещениями, то есть в зависимости от того, нужно ли управлять вибрациями, или же нужно управлять статической формой металлической полосы.

В частности, предоставляются, по меньшей мере, два ряда датчиков 3, 3'; 4, 4', размещенных на различных высотах, например, на высотах h1 и h2. Затем определяются два различных профиля искривления, первый профиль искривления на высоте h1 и второй профиль искривления на высоте h2, основанные на соответствующих наборах результатов измерений расстояний, предоставленных посредством различных рядов датчиков 3, 3'; 4, 4'. Определяются комбинации профилей сил, как это описано выше. Для того, чтобы управлять формой, используются медленно меняющиеся амплитуды, для того чтобы управлять, в смысле среднего значения, одним из профилей искривления. Для управления вибрациями используются более быстрые изменения для того, чтобы управлять другим профилем искривления. Силы магнитного поля, прикладываемые исполняющими устройствами, разбиваются на медленно изменяющиеся части, используемые для предоставления управления формой, и быстрые изменения, меняющиеся приблизительно около уровней, предоставленных посредством медленно меняющихся сигналов, используемых для того, чтобы обеспечить управление вибрациями.

Управляемый статический профиль искривления металлической полосы может даже исходить из предполагаемого измерения, тесно коррелированного с профилем полосы. Например, могут использоваться специально выполненные датчики, которые измеряют толщину металлической полосы и, на основании этого, управляют формой. Пример содержит оперативные измерения толщины слоя цинка в процессе непрерывной гальванизации. Понятно, что, например, толщина слоя цинка может быть получена некоторым количеством различных способов, посредством прямых измерений или посредством косвенных измерений.

Со ссылкой теперь на фиг.5, настоящее изобретение, таким образом, предоставляет способ 10 демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы 1, например, во время транспортировки в оборудовании обработки. Способ содержит первый этап, на котором измеряют 11 расстояний до металлической полосы 1, посредством использования совокупности бесконтактных датчиков 3. Таким образом, предоставляются результаты измерений расстояний. Отметим, что датчики 3 могут быть размещены на различных высотах металлической полосы 1, и что могут быть предоставлены несколько наборов результатов измерений расстояний, причем один набор результатов измерений расстояний соответствует одной высоте.

Способ содержит второй этап, на котором формируют 12 профиль искривления, основанный на полученных результатах измерений расстояний. Профиль искривления, таким образом, аппроксимируют, посредством использования результатов измерений расстояний.

Способ содержит третий этап, на котором разлагают 13 профиль искривления на некоторое количество базовых форм I, II, III, IV, V. То есть, профиль искривления выражается как сумма базовых форм. Например, могут определяться коэффициенты, которые, описывают вклад в профиль искривления от каждой базовой формы. То есть, вклад от базовой формы I может быть выражен посредством коэффициента а1, вклад от базовой формы II может быть выражен посредством коэффициента а2, вклад от базовой формы i может быть выражен посредством коэффициента ai, и так далее. Такие коэффициенты обычно зависят от времени. Таким образом, профиль искривления представляет собой сумму базовых форм: a1I+a2II+a3III+a4IV+a5V.

Коэффициенты (a1, a2, a3, a4, a5) затем используются для того, чтобы определять амплитуду соответствующей комбинации профилей сил для конкретной базовой формы; коэффициент а1 используется для того, чтобы определять амплитуду для конкретной комбинации профилей сил для базовой формы I, и т.д., то есть, комбинации профилей сил, которая наилучшим образом противодействует искривлению, вызванному этой конкретной базовой формой.

Если используются несколько датчиков, размещенных на различных высотах, тогда может определяться соответствующее количество профилей искривления. Для каждого профиля искривления, может устанавливаться некоторое количество профилей сил, основанных на различных наборах фактически измеренных расстояний, результатов измерений, выполненных посредством соответствующих рядов датчиков. В варианте осуществления изобретения для того, чтобы управлять профилями искривления, используются все профили сил.

Если, например, имеются в наличии два профиля искривления, может использоваться медленное регулирование (для управления формой), для того, чтобы управлять одним из профилей искривления, и может использоваться быстрое регулирование (для демпфирования вибраций), для того, чтобы управлять другим профилем искривления.

Способ содержит четвертый этап, на котором управляют 14 профилем искривления, посредством множества бесконтактных исполняющих устройств 2a, 2b, 2a', 2b'. Этап управления содержит предоставление для каждой базовой формы I, II, III, IV, V, соответствующей комбинации профилей сил. Каждая комбинация может содержать, по меньшей мере, два профиля сил.

В варианте осуществления изобретения каждая из соответствующих комбинаций профилей сил основывается на первом профиле сил, вычисленном на первой высоте h1, и втором профиле сил, вычисленном на второй высоте h2 металлической полосы 1. Затем может быть предоставлен объединенный профиль сил для соответствующей базовой формы, основанный на первом и втором профилях сил.

Наконец, посредством суммирования всех комбинаций профилей сил, может быть предоставлена результирующая сила, прикладываемая исполняющими устройствами к металлической полосе 1.

Множество бесконтактных исполняющих устройств, размещенных в рядах 2a, 2b; 2a', 2b', предпочтительно размещают вдоль ширины металлической полосы 1 на первой и на второй высоте h1, h2 металлической полосы 1.

Изобретение также предоставляет соответствующую систему, содержащую средства для осуществления способа, как это описано выше, то есть способа демпфирования вибраций и/или управления формой подвешенной металлической полосы 1, например, во время ее транспортировки в оборудовании обработки. В частности, со ссылкой на фиг.6, система 20 содержит датчики 3, размещенные с возможностью измерений расстояния до металлической полосы 1, и некоторое количество исполняющих устройств в некотором количестве рядов 2a, 2b; 2a', 2b'; 2a”, 2b”, размещенных вдоль ширины металлической полосы 1, на различных высотах полосы, как это описано выше. Система 20, дополнительно содержит средства 21 для осуществления способа 10, как это описано выше. Такие средства 21 могут быть любыми подходящими средства обработки данных, например микропроцессором или компьютером, тем самым, способ реализуется посредством использования программного обеспечения 22, аппаратного обеспечения, встроенных программ, или любой из комбинаций этого. Средства 21 также содержат средства 23 для того, чтобы управлять исполняющими устройствами 2a, 2b; 2a', 2b'; 2a”, 2b”, например, определяя силы, которые следует приложить соответствующим исполняющим устройствам, и отправляя управляющие команды на исполняющие устройства для того, чтобы привести в исполнение эти силы.

1. Способ (10) демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы (1), содержащий этапы, на которых:
измеряют (11) расстояние до металлической полосы (1) посредством множества бесконтактных датчиков (3, 4), предоставляющих результаты измерений расстояний,
формируют (12) профиль искривления на основе результатов измерений расстояния,
разлагают (13) профиль искривления на некоторое количество базовых форм (I, II, III, IV, V),
управляют (14) профилем искривления посредством множества бесконтактных исполняющих устройств ( m 1 2 a ,   m 2 2 a ,   ,   m i 2 a ,   ,   m n 2 a  и  m 1 2 a ' ,   m 2 2 a ' ,   ,   m i 2 a ' ,   ,   m n 2 a ' ) , причем на данном этапе управления предоставляют для каждой из базовых форм (I, II, III, IV, V) соответствующую комбинацию профилей сил,
отличающийся тем, что на этапе управления (14) профилем искривления оптимизируют комбинации профилей сил, прикладываемых в нескольких поперечных сечениях таким образом, чтобы минимизировать среднеквадратическую амплитуду искривления металлической полосы.

2. Способ (10) по п.1, в котором каждая комбинация профилей сил основана, по меньшей мере, на первом профиле сил, вычисленном на первой высоте (h1) металлической полосы (1), и на втором профиле сил, вычисленном на второй высоте (h2) металлической полосы (1).

3. Способ (10) по п.2, в котором множество бесконтактных исполняющих устройств ( m 1 2 a ,   m 2 2 a ,   ,   m i 2 a ,   ,   m n 2 a  и  m 1 2 a ' ,   m 2 2 a ' ,   ,   m i 2 a ' ,   ,   m n 2 a ' ) размещают вдоль ширины металлической полосы (1) на первой высоте (h1) и на второй высоте (h2) соответственно.

4. Способ (10) по любому из пп.1-3, в котором этап разложения (13) вышеупомянутого профиля искривления на вышеупомянутые базовые формы (I, II, III, IV, V) содержит этап, на котором определяют коэффициенты (a1, а2, а3, а4, а5), причем коэффициенты (а1, а2, а3, а4, а5) выражают соответствующие вклады от базовых форм (I, II, III, IV, V).

5. Способ (10) по п.4, в котором коэффициенты (а1, а2, а3, а4, а5) используют для определения амплитуды комбинации профилей сил, соответствующей конкретной базовой форме.

6. Способ (10) по п.5, содержащий дополнительный этап, на котором
предоставляют результирующую силу, прикладываемую к металлической полосе (1) бесконтактными исполняющими устройствами ( m 1 2 a ,   m 2 2 a ,   ,   m i 2 a ,   ,   m n 2 a  и  m 1 2 a ' ,   m 2 2 a ' ,   ,   m i 2 a ' ,   ,   m n 2 a ' ) , посредством суммирования всех комбинаций профилей сил.

7. Способ (10) по п.6, в котором бесконтактные исполняющие устройства ( m 1 2 a ,   m 2 2 a ,   ,   m i 2 a ,   ,   m n 2 a  и  m 1 2 a ' ,   m 2 2 a ' ,   ,   m i 2 a ' ,   ,   m n 2 a ' ) , содержат электромагниты.

8. Способ (10) по п.2, в котором, по меньшей мере, два ряда (3, 4) датчиков размещают на первой и второй высотах (h1, h2) металлической полосы (1), и при этом способ содержит дополнительные этапы, на которых:
определяют первый профиль искривления на первой высоте (h1) и определяют второй профиль искривления на второй высоте (h2), и
осуществляют управление формой металлической полосы (1) на основе первого профиля искривления и осуществляют управление вибрацией на основе второго профиля искривления.

9. Способ (10) по п.8, в котором силы, прикладываемые исполняющими устройствами ( m 1 2 a ,   m 2 2 a ,   ,   m i 2 a ,   ,   m n 2 a  и  m 1 2 a ' ,   m 2 2 a ' ,   ,   m i 2 a ' ,   ,   m n 2 a ' ) , разделяют на медленно меняющуюся часть, используемую для того, чтобы обеспечивать управление формой, и часть, быстро меняющуюся около уровней, предоставленных сигналами медленно меняющейся части, используемую для того, чтобы обеспечивать управление вибрацией.

10. Способ по п.9, в котором комбинация содержит, по меньшей мере, два профиля сил.

11. Способ по п.10, в котором количество бесконтактных исполняющих устройств и/или датчиков не зависит от количества базовых форм.

12. Система (20) для демпфирования вибраций и управления формой подвешенной металлической полосы (1), содержащая:
множество бесконтактных датчиков (3), измеряющих расстояние до металлической полосы (1), предоставляя таким образом результаты измерений расстояния,
средство для формирования профиля искривления на основе результатов измерений расстояний,
средство для разложения профиля искривления на некоторое количество базовых форм (I, II, III, IV, V),
множество бесконтактных исполняющих устройств ( m 1 2 a ,   m 2 2 a ,   ,   m i 2 a ,   ,   m n 2 a  и  m 1 2 a ' ,   m 2 2 a ' ,   ,   m i 2 a ' ,   ,   m n 2 a ' ) , средство для определения вклада от каждой базовой формы (I, II, III, IV, V) в профиль искривления,
средство для управления профилем искривления посредством множества бесконтактных исполняющих устройств ( m 1 2 a ,   m 2 2 a ,   ,   m i 2 a ,   ,   m n 2 a  и  m 1 2 a ' ,   m 2 2 a ' ,   ,   m i 2 a ' ,   ,   m n 2 a '  и  m 1 2 a ' ' ,   m 2 2 a ' ' ,   ,   m i 2 a ' ' ,   ,   m n 2 a ' ' ) , выполненное с возможностью предоставления для каждой базовой формы (I, II, III, IV, V) соответствующей комбинации профилей сил, причем комбинация содержит, по меньшей мере, два профиля сил,
отличающаяся тем, что средство для управления (14) профилем искривления выполнено с возможностью оптимизации вышеупомянутых комбинаций профилей сил, прикладываемых в нескольких поперечных сечениях, таким образом, чтобы минимизировать среднеквадратическую амплитуду искривления металлической полосы.

13. Система (20) по п.12, в которой каждый из соответствующих профилей сил основан на первом профиле сил, вычисленном на первой высоте (h1), и втором профиле сил, вычисленном на второй высоте (h2) металлической полосы (1).

14. Система (20) по п.13, в которой бесконтактные исполняющие устройства ( m 1 2 a ,   m 2 2 a ,   ,   m i 2 a ,   ,   m n 2 a  и  m 1 2 a ' ,   m 2 2 a ' ,   ,   m i 2 a ' ,   ,   m n 2 a '  и  m 1 2 a ' ' ,   m 2 2 a ' ' ,   ,   m i 2 a ' ' ,   ,   m n 2 a ' ' ) содержат электромагниты.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для манипулирования рулонными материалами в формовочно-упаковочных автоматах. .

Изобретение относится к способам и устройствам для изготовления упаковки из тонкого ленточного материала, например из тонких полимерных лент. .

Изобретение относится к раскройному оборудованию, а именно к устройствам для подачи многослойных настилов материалов к вырубочному прессу, и может использоваться в кожгалантерейной, обувной и швейной отраслях легкой промышленности.

Изобретение относится к оборудованию для подготовительно-раскройного производства в швейной промышленности и может быть использовано для установки на браковочно-промерочных машинах.

Изобретение относится к раскройному оборудованию легкой промышленности и применяется для рулонной подачи легкодеформируемого материала в рабочую зону пресса. .

Изобретение относится к способу и устройству для регулирования положения полосы. .

Изобретение относится к подающему ролику для кромкообрезных ножниц, применяемых при изготовлении листов или полос. .

Изобретение относится к устройству для перевода или заправки начала полосы, в частности сверхтонкой полосы, с установки для обработки или использования полосы в установку для дальнейшей обработки или в приемную моталку, состоящему из передаточного стола, ширина которого соответствует, по меньшей мере, ширине подлежащей транспортировке полосы и поверхность которого в направлении транспортировки полосы имеет продольную прорезь, ширина которой уже минимальной ширины подлежащей транспортировке полосы, через которую можно поворачивать вверх верхнюю ветвь вращающегося в направлении транспортировки полосы ленточного конвейера над поверхностью передаточного стола и временно соединять с силовым замыканием с подлежащей транспортировке полосой.

Изобретение относится к устройству для отклонения полос, в частности металлических полос, в моталке от начального направляющего канала в конечный направляющий канал и наоборот.

Изобретение относится к устройству для изменения направления полосы в сматывающем устройстве. .

Изобретение относится к прокатному производству, преимущественно к разматывателям, установленным на агрегатах продольной и поперечной резки полосы. .

Изобретение относится к производству смотки листового материала. .

Изобретение относится к области обработки металлов давлением, а именно к оборудованию для смотки в горячем состоянии прокатанной полосы. .

Изобретение относится к способу отклонения металлической ленты от начального направляющего канала в проходящий рядом направляющий канал в многомоталковых установках и устройству для его осуществления.

Изобретение относится к способам производства проката и может быть использовано при прокатке длинномерных металлических заготовок между валками, в том числе при проявлении материалом заготовки сверхпластических свойств.
Наверх