本申請案要求2014年7月15日提交的名稱為“PROCESS DAMPING OF SELF EXCITED THIRD OCTAVE MILL VIBRATION（自激第三八度軋機振動的處理阻尼）”的第62/024,517號美國臨時專利申請案的益處，該申請案通過引用以其全文結(jié)合在此。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及金屬加工且更具體來說涉及控制高速滾軋機中的振動。

背景技術(shù)：

金屬滾軋，例如高速滾軋，是用于生產(chǎn)金屬條的一種金屬加工處理。所得的金屬條可以被卷曲、切斷、機器加工、壓制或以其它方式形成為另外的產(chǎn)品，例如飲料罐、汽車零件或許多其它金屬產(chǎn)品。金屬滾軋包括使金屬（例如金屬條）穿過一或多個軋機機架，每個軋機機架具有一或多個工作輥，其使金屬條壓縮以減小金屬條的厚度。每個工作輥可以通過一個支承輥得到支撐。

在例如高速金屬滾軋的金屬滾軋過程中，在軋機的諧振頻率上可能發(fā)生自激振動。具體地說，每個軋機機架可以以其自身的自激振動而振動。自激振動可能在大概100 Hz到大概300 Hz的范圍中或附近非常普遍。這種類型的自激振動可以被稱為“第三八度”振動，因為軋機的振動頻帶與第三音樂八度（128 Hz到256 Hz）一致。這個自激第三八度振動是自持續(xù)振動，它的產(chǎn)生是通過輥的擴展力與進入條帶張力（例如當(dāng)條帶進入軋機機架時條帶在滾軋方向上的張力）之間的相互作用。自激第三八度振動不需要在諧振頻率下傳遞能量以便激勵軋機機架的固有諧振。

自激第三八度振動可能在軋機中引起各種問題。如果任其發(fā)展，自激第三八度振動可能會損害軋機機架本身、包括輥，并且損害任何被滾軋的金屬，使得金屬無法使用因此報廢。已經(jīng)嘗試通過減緩檢測到力矩自激第三八度振動的滾軋速度來對抗自激第三八度振動。這樣的方法仍然可能少量導(dǎo)致對軋機機架的磨損和對滾軋的金屬條的損害，并且可能明顯減慢滾軋金屬條的處理，從而降低軋機的可能輸出量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

術(shù)語實施例和類似術(shù)語希望廣泛地指代本發(fā)明和隨附權(quán)利要求書的所有主題。含有這些術(shù)語的陳述應(yīng)理解為不限制本文中所述的主題或不限制隨附權(quán)利要求書的涵義或范圍。本文中所涵蓋的本發(fā)明的實施例由隨附權(quán)利要求而非本發(fā)明內(nèi)容限定。本發(fā)明內(nèi)容為本發(fā)明的各種方面的高階綜述，且引入一些以下具體實施方式部分中進一步描述的概念。本發(fā)明內(nèi)容并不意圖指出所要求的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也并非意圖單獨用于確定所要求的主題的范圍。主題應(yīng)參照本發(fā)明的整個說明書的適當(dāng)部分、任何或所有圖式以及每一權(quán)利要求來理解。

本發(fā)明的各方面涉及一種控制軋機內(nèi)的自激第三八度振動的方法。本發(fā)明的一些方面包括兩個（或更多個）機架的串聯(lián)冷軋機，其在機架之間包括：選自由以下各者組成的群組的張力調(diào)節(jié)裝置：中心束帶輥、致動偏轉(zhuǎn)輥、水翼偏轉(zhuǎn)器或致動薄片刮板；以及控制系統(tǒng)，其設(shè)計成響應(yīng)于發(fā)生在大概90-300赫茲范圍內(nèi)的頻率下的機架間條帶張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。在其它情況下，本發(fā)明的概念包括一種單個機架的軋機，其包括定位于軋機機架上游的開卷機，選自由以下各者組成的群組的張力調(diào)節(jié)裝置：中心束帶輥、致動偏轉(zhuǎn)輥或致動薄片刮板，以及控制系統(tǒng)，其設(shè)計成響應(yīng)于開卷機與軋機機架之間的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

在一些情況下，所述控制系統(tǒng)包括位置靠近所述張力調(diào)節(jié)裝置的每個末端的至少兩個液壓汽缸，以及具有位置控制環(huán)路和快速張力環(huán)路的控制器，其中所述快速張力環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-150赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置，并且所述位置控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在較低頻率的張力擾動而維持所述張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

在其它情況下，所述控制系統(tǒng)包括位置靠近所述張力調(diào)節(jié)裝置的每個末端的至少兩個液壓汽缸，定位于所述至少兩個液壓汽缸中的每一個與所述張力調(diào)節(jié)裝置之間的多個壓電致動器，以及具有位置控制環(huán)路和單獨的控制器的控制器，其中所述單獨的控制器被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-300赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置，并且所述位置控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在較低頻率的張力擾動而維持所述張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。第三八度軋機機架諧振的頻率可以另外處于大概90-200赫茲范圍內(nèi)。

在某些情況下，所述控制系統(tǒng)包括位置靠近所述張力調(diào)節(jié)裝置的每個末端的至少兩個壓電堆疊，以及具有條帶張力控制環(huán)路的控制器，所述條帶張力控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-300赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。所述第三八度軋機機架諧振的頻率可以另外處于大概90-200赫茲范圍內(nèi)。

在一些情況下，所述控制系統(tǒng)包括至少兩個壓電堆疊，每個壓電堆疊位于支撐著所述張力調(diào)節(jié)裝置的中心框架的每一側(cè)上的可調(diào)末端止擋件的上表面上，以及具有條帶張力控制環(huán)路的控制器，所述條帶張力控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-300赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。所述第三八度軋機機架諧振的頻率可以另外處于大概90-200赫茲范圍內(nèi)。

本發(fā)明的各方面可應(yīng)用于校正串聯(lián)軋機中的自激第三八度振動，該軋機具有多于兩個機架并且在單個機架軋機中具有另一件設(shè)備（例如開卷機）與軋機機架之間的張力區(qū)域，根據(jù)軋機配置，束帶輥組合件可以替換成單個致動偏轉(zhuǎn)輥或例如薄片刮板的類似裝置，其以相同方式起作用以調(diào)節(jié)進入軋機的薄片中的張力。此外，相同概念可以應(yīng)用于校正發(fā)生在第三八度軋機振動頻率范圍以外的頻率下的其它張力擾動。

附圖說明

說明書參照以下附圖，其中不同圖中的相似參考標(biāo)號的使用是希望說明相似或類似組件。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的四輥兩機架串聯(lián)軋機的示意性側(cè)視圖。

圖2是描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的用于控制第三八度振動的具有多個高速張力調(diào)節(jié)器的軋機的示意圖。

圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有軛控制束帶的第三八度振動控制系統(tǒng)的等角視圖。

圖4是描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有末端控制束帶的第三八度振動控制系統(tǒng)的等角視圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的包含具有壓電輔助裝置的液壓致動器的線性致動器的部分剖視圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有壓電致動器的高速張力調(diào)節(jié)器的部分剖視等角視圖。

圖7是描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的用于控制軋機中的振動的處理的流程圖。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有延伸狀態(tài)的壓電輔助裝置的液壓致動器的橫截面圖。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有縮回狀態(tài)的壓電輔助裝置的圖8的液壓致動器的橫截面圖。

具體實施方式

這里為了符合法定要求，以特異性描述本發(fā)明的實施例的主題，但是這個描述未必意圖限制權(quán)利要求書的范圍。所要求的主題可以用其它方式具體實施，可以包含不同元件或步驟，并且可以結(jié)合其它現(xiàn)有或?qū)淼募夹g(shù)使用。這個描述不應(yīng)當(dāng)解釋為暗示各種步驟或元件之間的任何特定順序或布置，除非是明確描述了各個步驟的順序或元件布置的時候。

本發(fā)明的某些方面和特征涉及通過在金屬條進入機架時調(diào)節(jié)金屬條的張力，借此控制金屬軋機中的自激第三八度振動?？梢酝ㄟ^一或多個傳感器檢測和/或測量自激第三八度振動。高速張力調(diào)節(jié)器可以快速調(diào)節(jié)金屬條的進入張力（例如當(dāng)金屬條進入軋機機架時）以補償檢測到的自激第三八度振動。高速張力調(diào)節(jié)器可以包含耦合到束帶輥的中心輥的液壓或壓電致動器的任何組合，以快速升高或降低輥，并且因而引起條帶中的快速張力調(diào)節(jié)?？墒褂闷渌咚購埩φ{(diào)節(jié)器。

可使用本發(fā)明的各種方面和特征來控制自激第三八度振動。自激第三八度振動可以包含90-300赫茲或附近的自激振動。可使用本發(fā)明的各種方面和特征來控制大概90-200 Hz、90-150 Hz或前述范圍內(nèi)的任何適合的范圍中的自激第三八度振動。還可以使用本發(fā)明的各種方面和特征來控制其它頻率的張力擾動。

自激第三八度振動可以發(fā)生在任何軋機上，其中未精確控制傳入到輥縫的條帶的張力并且條帶速度足夠高（例如足夠快的滾軋速度）。本文中所揭示的概念涉及在條帶進入軋機機架時控制條帶張力。因此，本文中所揭示的概念可以應(yīng)用于從例如開卷機的另一件設(shè)備進入軋機機架的金屬條。此外，所述概念可以應(yīng)用于在多機架軋機（例如兩個、三個、或更多個機架的串聯(lián)冷軋機）的軋機機架之間行進的金屬條。

舉例來說，兩個機架的串聯(lián)冷軋機可以包含機架間區(qū)域中的金屬條長度的張力區(qū)域。張力之所以產(chǎn)生，可能是因為條帶進入張力區(qū)域的速度與從張力區(qū)域出來的速度之間的速度差?？梢酝ㄟ^前一個機架的輥速來設(shè)置條帶進入該區(qū)域的速度。條帶從區(qū)域出來的速度取決于下游機架的輥速和下游軋機機架的輥縫。在兩個機架的串聯(lián)軋機上，可以控制下游輥縫以實現(xiàn)必需的薄板厚度。

通過調(diào)節(jié)兩個機架的輥速之間的差異，并且通過調(diào)節(jié)下游機架的輥縫，借此可以控制機架間張力。使用這兩種調(diào)節(jié)中的任一種來控制軋機的顫振頻率（例如自激第三八度振動的頻率）下的機架間張力可能很難，甚至是不可能的。調(diào)節(jié)輥速和輥縫可能需要移動很大的塊體并且可能需要相當(dāng)大的能量來減輕顫振。使用這些調(diào)節(jié)來減輕自激第三八度振動可能是不可行的和/或經(jīng)濟方面有限制。

作為一實例，可以考慮和建模兩個機架的串聯(lián)軋機。在這個軋機中，第二機架可能受到自激第三八度振動，其中可以在下面的等式1中看到的Laplace域中描述隨著輥的分離力（F_s）而變的第二堆疊(x)的垂直移動， 其中K₁表示因為堆疊移動變化產(chǎn)生的產(chǎn)生分離力的彈簧常數(shù)（例如軋機的彈簧常數(shù)），K₂表示因為堆疊移動變化引起的產(chǎn)生和進入張力驅(qū)動的分離力的彈簧常數(shù)（例如機架間區(qū)域的剛度），s表示Laplace算子，M表示移動的堆疊組件（例如頂部支承輥和頂部工作輥-底部工作輥和底部支承輥可以是固定的）的質(zhì)量，D表示堆疊的固有阻尼系數(shù)并且具有正值，并且T_t表示條帶在機架之間行進所花費的轉(zhuǎn)移時間（例如轉(zhuǎn)移機架間張力區(qū)域的時間）。

等式1

等式的關(guān)鍵部分是分母中的二次項：。這個項表示具有如下形式的阻尼的彈簧質(zhì)量系統(tǒng)的運動：。固有頻率取決于系統(tǒng)的質(zhì)量和彈簧，即，并且系統(tǒng)的阻尼取決于這個比率。在這種情況下，阻尼比率的值涉及的值。

因此，當(dāng)阻尼的值變成負(fù)的時，堆疊的垂直移動可以進入持久振蕩（例如自激第三八度振動）。因此，可能需要確保阻尼值保持正的。

轉(zhuǎn)移時間變量()展示為何軋機顫振可以與條帶速度相關(guān)聯(lián)。隨著軋機速度上升，阻尼減小并且可以變成負(fù)值。一旦阻尼變成負(fù)的，顫振可以按指數(shù)規(guī)律增加-假設(shè)在顫振開始之后的線性系統(tǒng)-直到條帶斷裂為止。

消除軋機的諧振顫振頻率可能不是可能的或必需的。每個軋機機架的機械結(jié)構(gòu)確定機架的諧振頻率。因此，可能需要限制和/或防止對軋機的固有阻尼的任何改變。

存在隨著機架間速度增加而維持阻尼的正水平的多種可能性。一些可能性涉及處理不會影響產(chǎn)品的變化，而其它可能性嘗試使工作輥的垂直移動與機架間張力之間的反饋環(huán)路環(huán)路斷開。

相對于處理相關(guān)選項，可以用各種方式減小K₂的值。減小K₂可以通過如下方式實現(xiàn)：（1）通過減小機架間張力對分離力的影響而減小機架間厚度以減小K₂的值，這還可能具有在條帶進入第二機架之前使條帶變硬的效果；（2）減小機架間張力以增加第二機架的輥的力，這樣能減小分離力與離開厚度之間的增益，從而進一步減小K₂的值；和/或（3）通過增加表面粗糙度和/或改變冷卻劑的潤滑性來增加第二機架入口處的摩擦力。

其它隨著機架間速度的增加而維持阻尼的正水平的方法包含例如通過使輥力汽缸的延伸部分變軟而增加K₁的值。汽缸的剛度可能在其沖程的每個末端最大。根據(jù)所述布置，使用墊片組可能是有用的。這些方法還包含增加機架之間的條帶長度。增加長度將增加最短轉(zhuǎn)移時間（增加T_t）。這些解決方案中的一些可能實施起來是不可行的或經(jīng)濟方面有限制。

維持正阻尼的有效的替代方法包含根據(jù)頻率增加條帶的彈性。如果條帶在第三八度頻率的范圍內(nèi)表現(xiàn)得非常柔軟，則下游機架的縫隙的變化可能導(dǎo)致張力的更小變化，對應(yīng)地輥力有更小變化。實際上，K₂的值減小，由此增加穩(wěn)定性的裕度。

一些解決方案可以通過測量軋機振動并且與振動反相地改變輥縫而有效地控制軋機振動。這些系統(tǒng)的性能可能在很大程度上取決于對第三八度振動的開始的準(zhǔn)確識別，這一點可能不容易實現(xiàn)，而且本身可能就容易出現(xiàn)錯誤，因為軋機機架中的軋機振動有大量不同來源。這些解決方案還涉及對軋機縫隙調(diào)節(jié)器的高價的并且侵入性的機械修改。

用于維持正阻尼的另一有效的替代方案包括抑制因為縫隙變化引起的張力擾動。現(xiàn)有的用于維持恒定的條帶張力的有效控制環(huán)路環(huán)路具有有限的頻率范圍并且允許第三八度中的張力擾動通過?？墒褂帽景l(fā)明的各方面防止第三八度范圍中的張力擾動。防止這樣的張力擾動可以等效于迫使K₂的值成為零。通過將進入張力維持在其目標(biāo)值，不管顫振頻率下軋機進入條帶速度有何變化，都能緩和借助于進入張力反饋環(huán)路環(huán)路的軋機堆疊的諧振頻率的自激，甚至能完全消除自激。

這種方法可能比控制滾軋縫隙以消除自激第三八度振動更有利。舉例來說，用于這樣的方法的控制器可以是現(xiàn)有張力調(diào)節(jié)器的高頻擴展部分，并且因此可以不涉及需要處理識別及其附帶的誤差。并且，這些方法可以不涉及高價的并且侵入性的軋機修改。舉例來說，高頻張力調(diào)節(jié)器可以使用輥縫進入側(cè)上的軋機機架外部的更低成本的致動器，例如經(jīng)過改動的束帶輥組合件。

本發(fā)明的某些方面涉及兩個機架的串聯(lián)冷軋機，其包括中心束帶輥和控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)設(shè)計成響應(yīng)于在大概90-300赫茲的頻率下、在大概90-200赫茲的頻率下、或在大概90-150赫茲的頻率下發(fā)生的機架間條帶張力擾動來改變束帶輥的垂直放置。此外，可以應(yīng)用相同的概念來校正在第三八度軋機振動之外的頻率下發(fā)生的其它張力擾動。

在機架入口處存在進入束帶，會提供致動器以在條帶進入機架時調(diào)節(jié)條帶的張力。舉例來說，可以使用第二機架入口束帶作為高速條帶儲存機構(gòu)（例如可以在束帶的中心輥上儲存一定長度的條帶，這個條帶可以視需要放出或收回以維持恒定張力），該高速條帶儲存機構(gòu)能適應(yīng)下游機架的條帶進入速度的較小變化。此儲存機構(gòu)的質(zhì)量（例如不到一噸）可以比支承輥（例如60噸或不止60噸）小很多，并且控制顫振所需要的能量少很多。可以結(jié)合其它設(shè)備或處理使用入口束帶以在自激第三八度振動之外的頻率下（例如在低頻下，例如在90赫茲下或在60赫茲下）維持張力。

高速張力調(diào)節(jié)器，例如所提出的具有可調(diào)中心輥的束帶，可以在極高速下（例如處于或高于60赫茲或處于或高于90赫茲）提供長度的較小改變。雖然這些高速張力調(diào)節(jié)器可能不能夠適應(yīng)明顯的長度變化，但是重要的是它們能夠在其高速下適應(yīng)較小的長度變化。這種速度對距離的折衷是值得注意的。在顫振頻率下，條帶儲存要求不高，這是因為儲存與速度的積分相關(guān)。在一些情況下，可使用其它高速張力調(diào)節(jié)器，例如壓輥、刮板、水翼（hydroplanes）、磁性張力調(diào)節(jié)器。舉例來說，磁性張力調(diào)節(jié)器可以包含快速旋轉(zhuǎn)的永久磁體陣列，其中磁體對準(zhǔn)，使得磁體以第三八度顫振的頻率并且在減小張力變化幅度的方向上施力。舉例來說，具有八個軸向磁體行的900 rpm轉(zhuǎn)子可以生成120 Hz的張力脈沖。

可以通過控制器控制高速張力調(diào)節(jié)器。控制器可以是任何合適的能從傳感器接受輸入并且確定高速張力調(diào)節(jié)器必需的調(diào)節(jié)的處理器或系統(tǒng)?？墒褂萌魏魏线m的能檢測自激第三八度振動的開始的傳感器。實例傳感器包含一或多個傳感器輥（例如具有包含在其中或耦合到其上的力變換器的輥）、安裝在機架上的傳感器（例如加速計）、或安裝在工作輥或支承輥上的傳感器（例如加速計）。可使用其它傳感器。控制器可使用在傳感器處檢測到的振動來確定高速張力調(diào)節(jié)器必需的調(diào)節(jié)，從而抵消、減少、停止或防止自激第三八度振動。

給出這些說明性實例以向讀者介紹此處所論述的一般主題，且并不希望限制所公開的概念的范圍。以下章節(jié)參照圖式描述各種額外特征和實例，其中相似數(shù)字指示相似元件，且方向性描述用以描述說明性實施例，但與說明性實施例一樣，不應(yīng)用以限制本發(fā)明。本文中的說明中包含的元件可不按比例繪制。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的四輥兩機架串聯(lián)軋機100的示意性側(cè)視圖。軋機100包含第一機架102和第二機架104，通過機架間空隙106分隔開。條帶108在方向110上穿過第一機架102、機架間空隙106和第二機架104。條帶108可以是金屬條，例如鋁條。當(dāng)條帶108穿過第一機架102時，第一機架102將條帶108滾軋成更小的厚度。當(dāng)條帶108穿過第二機架104時，第二機架104將條帶108滾軋成甚至更小的厚度。輥前部分112是條帶108的尚未經(jīng)過第一機架102的部分。輥間部分114是條帶108的已經(jīng)經(jīng)過第一機架102但是尚未經(jīng)過第二機架104的部分。輥前部分112比輥間部分114粗，輥間部分114比輥后部分（例如條帶的經(jīng)過第二機架104之后的部分）。

四輥機架的第一機架102可以包含對置的工作輥118、120，條帶108經(jīng)過這些工作輥。在朝向條帶108的方向上分別通過支承輥122、124向相應(yīng)的工作輥118、120施加力126、128。可以通過規(guī)格控制器（gauge controller）控制力126、128。在朝向條帶108的方向上分別通過支承輥134、136向相應(yīng)的工作輥130、132施加力138、140?？梢酝ㄟ^規(guī)格控制器控制力138、140。支承輥向工作輥提供剛性支撐。在一些情況下，可以直接向工作輥施力而非通過支承輥施力。在一些情況下，可使用其它數(shù)目個輥，例如工作輥和/或支承輥。在一些情況下，可使用多于或少于兩個機架。

圖1中的軋機100描繪了用于控制自激第三八度振動的多個機構(gòu)，包含第一機架102中的用以控制自激第三八度振動的基于束帶輥144的機構(gòu)，和第二機架104中的用以控制自激第三八度振動的基于水翼160的機構(gòu)。可使用用于控制自激第三八度振動的任何數(shù)目的機構(gòu)或任何機構(gòu)組合。

如圖1中所見，條帶108可以在進入第一機架102之前穿過束帶144。在一些情況下，條帶108可以在穿過束帶144之前在開卷機處被開卷。束帶144可以通過響應(yīng)于條帶張力的波動來調(diào)節(jié)條帶108的張力，借此幫助維持張力。束帶144可以包含中心輥148，其耦合到高速線性致動器150。高速線性致動器150可以是任何合適的高速致動器，例如本文所述的那些高速致動器，其能夠以足以控制自激第三八度振動的速度操控輥148。高速線性致動器150可以直接操控中心輥148（例如兩個高速線性致動器可以在中心輥的每個末端操控中心輥148），或者高速線性致動器150可以通過操控支撐中心輥148的軛來間接操控中心輥148?？墒褂萌魏螖?shù)目的高速線性致動器150。

當(dāng)傳感器（例如安裝在工作輥上的傳感器154或安裝在支承輥上的傳感器152或另一傳感器）檢測到第三八度振動時，控制器可以使高速致動器150對中心輥148進行調(diào)節(jié)，以補償?shù)谝粰C架102中的第三八度振動引起的條帶張力的高速（例如在第三八度振動范圍內(nèi)）增加或減小。這些調(diào)節(jié)可以使輥前部分112中的條帶張力保持相對恒定，至少在第三八度振動范圍內(nèi)保持恒定，以便減輕自激第三八度振動。

另外或替代地，水翼160可以通過響應(yīng)于條帶張力的波動來調(diào)節(jié)條帶108的張力，借此幫助維持張力。水翼160可以是半圓形形狀或采用其它形狀。水翼160在水翼160與條帶108之間保持潤滑阻障層（例如使用水或潤滑劑），從而無需水翼160旋轉(zhuǎn)而允許水翼160在條帶108上施力。由于水翼160不需要旋轉(zhuǎn)，所以可以用極少的材料和極小的質(zhì)量制造水翼160。舉例來說，水翼160可以具有半圓形形狀或半卵形形狀，而不是輥的完全圓形的形狀。水翼160可以耦合到一或多個高速線性致動器162，例如類似于束帶的中心輥耦合到一或多個高速線性致動器（例如直接或經(jīng)由軛）。水翼160的唯一形狀可以容許以其它方式耦合一或多個高速線性致動器162，例如沿著水翼160的寬度的任何位置（例如，不是僅在末端）耦合。

當(dāng)傳感器（例如安裝在工作輥上的傳感器158或安裝在支承輥上的傳感器156或另一傳感器）檢測到第三八度振動時，控制器可以使高速致動器162對水翼160進行調(diào)節(jié)以補償由于第二機架104中的第三八度振動引起的條帶張力的高速（例如在第三八度振動范圍內(nèi)）增加或減小。這些調(diào)節(jié)可以使輥間部分114中的條帶張力保持相對恒定，至少在第三八度振動范圍內(nèi)保持恒定，以便減輕自激第三八度振動。

在一些替代情況下，可使用第一機架102的輥縫來響應(yīng)于與第二機架104相關(guān)聯(lián)的傳感器（例如傳感器156、158）檢測到的第三八度振動來控制輥間部分114中的張力。在此些情況下，將不需要移動第一機架102的輥以校正第一機架102中的振動，而是將調(diào)節(jié)輥以維持第一機架102與第二機架104之間的恒定張力。

圖1描繪分別在第一機架102和第二機架104的上部工作輥和支承輥上的傳感器152、154和傳感器156、158。然而，傳感器可以定位于底部工作輥、底部支承輥上、機架本身上、或機架外部。舉例來說，傳感器可以定位于束帶144與第一機架102之間。此傳感器可以是傳感器輥（例如受到一對力變換器支撐以測量條帶張力的高速變化的輥）。在一些情況下，可使用其它傳感器，例如超聲波傳感器、激光傳感器或其它能夠檢測第三八度振動的傳感器。

在一些情況下，束帶144的第三輥164可以充當(dāng)傳感器。第三輥164可以包含內(nèi)部力傳感器。在一些情況下，第三輥164可以耦合到一或多個稱重傳感器166。舉例來說，一對稱重傳感器166可以放置在第三輥164的相反末端上。稱重傳感器166可以檢測第三八度范圍內(nèi)的張力波動。

圖2是描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的用于控制第三八度振動的具有多個高速張力調(diào)節(jié)器204、212的軋機200的示意圖。金屬條224可以從左到右穿過各種零件，如圖2中所見。左邊的物件可以視為接近更靠右的物件或者在更靠右的物件的上游。舉例來說，第一機架208可以被視為接近第二機架216或者在第二機架216上游。

金屬條224可以在開卷機202處開卷。金屬條224可以穿過第一機架208和第二機架216。雖然圖2中示出了兩個機架，但是可使用任何數(shù)目的機架，包含一個機架或不止兩個機架?？稍诙鄼C架軋機的任何兩個機架之間（例如第二和第三機架之間）使用在第一機架208和第二機架216之間進行的調(diào)節(jié)。可在單個機架的軋機上使用在開卷機202和第一機架208之間進行的調(diào)節(jié)。

當(dāng)金屬條224從開卷機202移動到第一機架208時，它可以穿過高速張力調(diào)節(jié)器204。高速張力調(diào)節(jié)器204可以是本文所述的任何調(diào)節(jié)器，包含具有可移動中心輥的束帶、水翼、刮板或磁性系統(tǒng)?？墒褂闷渌咚購埩φ{(diào)節(jié)器。高速張力調(diào)節(jié)器204可以基于在高速張力調(diào)節(jié)器204與第一機架208之間或在第一機架208處在條帶224中檢測到的振動從控制器220接收調(diào)節(jié)信號。控制器220可以從例如傳感器206或傳感器210的傳感器接收信號。傳感器206可以是直線式放置于高速張力調(diào)節(jié)器204和第一機架208之間的傳感器。傳感器206可以是任何合適的傳感器，例如（但不限于）耦合到一或多個稱重傳感器的抗撓輥（例如平直輥）。傳感器210可以是傳感器，例如（但不限于）加速計，其耦合到第一機架208，例如耦合在工作輥、支承輥、輥支承座或機架本身上。當(dāng)傳感器210是加速計時，它可以經(jīng)調(diào)諧以僅僅檢測輥的垂直運動。在一些情況下，傳感器210可以包含多個（例如定位于頂部和底部工作輥上），其被配置成檢測頂部工作輥相對于底部工作輥的垂直運動?？墒褂闷渌鼈鞲衅?。

當(dāng)接收到指示第三八度振動的信號時，控制器220可以引起使用高速張力調(diào)節(jié)器204的高速張力調(diào)節(jié)。可以計算張力調(diào)節(jié)以抵消或消除第一機架208中的檢測到的或預(yù)期的振動。在一些情況下，可以引起隨機張力調(diào)節(jié)。

在一些情況下，控制器220可以是處理器或任何類型的數(shù)字和/或模擬電路。在一些情況下，控制器220可以是設(shè)計成按照本文所述起作用的液壓導(dǎo)管、腔室和致動器的集合。

高速張力調(diào)節(jié)器204可以排斥高頻（例如第三八度）條帶張力擾動。因而，高速張力調(diào)節(jié)器204必須能夠以快速的速率移動，該速率足以在顫振每次循環(huán)時儲存所積聚的條帶224?？梢詫C架（例如第一機架208）中的工作輥的高度緊密調(diào)節(jié)在低頻率（例如遠(yuǎn)低于第三八度頻率），并且可以通過其它機制來控制一般張力，該其它機制例如是通過控制第一機架和第二機架之間的速度差，以及第一機架的縫隙。然而，在顫振頻率下，平均輥高度（例如頂部工作輥和底部工作輥之間的距離）可能偏離?？刂破?20可以集中于控制對應(yīng)于自激第三八度振動的頻帶中的擾動。為了確?？刂破?20具有充分的動作范圍，可以從用于驅(qū)動高速張力調(diào)節(jié)器204的信號中排斥這個頻率范圍以外的張力擾動，例如使用信號過濾法的某一組合。

當(dāng)金屬條224從第一機架208來到第二機架216時，可以調(diào)節(jié)其張力以排斥第二機架216中的第三八度振動?？刂破?22可以類似于控制器220從例如傳感器214和傳感器218的一或多個傳感器接收信號。傳感器214可以類似于傳感器206，但是定位于第一機架208和第二機架216之間。傳感器218可以類似于傳感器210，但是定位于第二機架216上。可使用其它傳感器。類似于高速張力調(diào)節(jié)器204，高速張力調(diào)節(jié)器212可以定位于第一機架208和第二機架216之間以基于來自控制器222的信號控制第三八度范圍內(nèi)的張力。然而，在一些情況下，控制器222可以向第一機架208發(fā)送信號以控制第一機架208中的輥縫，因而實際上控制條帶224進入機架間區(qū)域的速度，因而控制條帶224在機架間區(qū)域中的有效張力。在一些情況下，控制器222可以向第一機架208和高速張力調(diào)節(jié)器212中的一或多個的任何組合發(fā)送信號。在一些情況下，通過單個控制器執(zhí)行控制器222和控制器220的功能。

高速張力調(diào)節(jié)器204、212可以儲存和釋放某些長度的條帶224以維持恒定張力，即使第一機架208或第二機架216處有第三八度振動也是如此。顫振頻率決定了防止由于波動的條帶張力引起的反饋所需的條帶儲存量。舉例來說，給定隨時間而變的條帶速度，其中是以赫茲為單位的顫振頻率，并且是速度變化幅度，則下文在等式2中展示必需的最大儲存量。

等式2

軋機總體上在90-300赫茲附近顫振，并且更具體地說在90-200赫茲或90-150 Hz附近顫振。由于較低的頻率需要較多的儲存量，所以可使用這個值（例如90 Hz）來計算將需要的條帶儲存長度的最大數(shù)量?？墒褂么酥祦碓O(shè)置高速張力調(diào)節(jié)器204、212中的條帶儲存長度。相比之下，頻率越高，操作速度就必須越快，因而可使用上限（例如150 Hz、200 Hz或300 Hz）來計算高速張力調(diào)節(jié)器204、212將需要的最快操作速度。此值可能在確定液壓流速的時候是有用的，例如當(dāng)使用液壓線性致動器時，因為液壓流速可能是高速調(diào)節(jié)時的一個限制因素。

一旦確立了第三八度頻率范圍，就需要限定“”的值以確定最大條帶儲存長度。的值取決于滾軋條帶中可接受的規(guī)格變化量。在實例中，在一些情況下，如果顫振導(dǎo)致大概1%的規(guī)格變化，則所得的損害可能使條帶作為廢品受到排斥。根據(jù)滾軋條帶的需求和其它因素，可使用其它規(guī)格變化百分比。出于此實例的目的，最大進入條帶速度變化將是1%。對于每分鐘2000米（MPM）的兩個機架的串聯(lián)軋機滾軋罐裝飲料儲物（CBS），機架間速度可能不超過大概1000 MPM?！啊钡闹涤谑强赡苁?0 MPM（規(guī)格變化將引起1%的速度變化，保留通過縫隙的質(zhì)量流）或每秒0.16666米（MPS）。對此實例，90赫茲下必需的儲存量因而可能是大概0.60 mm，因為。因此，在這個實例中，合適的高速張力調(diào)節(jié)器204必須能夠以90 Hz的速度位移大概0.60 mm。

對于其它實例可以視需要調(diào)節(jié)以上計算。控制器還可以利用以上計算以便視需要驅(qū)動高速張力調(diào)節(jié)器。

圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有軛控制束帶304的第三八度振動控制系統(tǒng)300的等角視圖。金屬條302穿過束帶304進入具有頂部工作輥310和底部工作輥312的軋機機架308中。束帶304的中心輥306充當(dāng)高速張力調(diào)節(jié)器。在朝下和朝上操控中心輥306時，分別從中心輥306的圓周的一部分上儲存或釋放金屬條302。中心輥306可以受到軛314的支撐。通過操控耦合到軛314的線性致動器316，可以實現(xiàn)中心輥306的朝上或朝下移動。在一些情況下，多于一個線性致動器316可以耦合到軛314?？墒褂萌魏魏线m的線性致動器316，例如液壓汽缸和/或壓電致動器?？梢越?jīng)由主液壓汽缸上的可移動止動器調(diào)節(jié)中心輥306的送入深度。一或多個線性致動器316可以調(diào)節(jié)主液壓汽缸的可移動止動器，因而調(diào)節(jié)中心輥306的送入深度。

束帶的中心輥306因而可以在金屬條302進入機架308之前更改金屬條302的路徑。改變這個嵌套機構(gòu)在高頻（例如第三八度振動）下的剛度（例如調(diào)節(jié)主液壓汽缸的可移動止動器）可以減輕下游機架的縫隙移動產(chǎn)生的任何張力變化。

在線性致動器操控軛314（例如操控軛314本身或調(diào)節(jié)軛314的末端止動件）的情況下，可能不需要差異傾斜控制環(huán)路，因為軛314的移動可以通過齒條與小齒輪組合件受到限制，齒條與小齒輪組合件保持軛314的一側(cè)對另一側(cè)的高度。

圖4是描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有末端控制束帶404的第三八度振動控制系統(tǒng)400的等角視圖。金屬條402穿過束帶404進入具有頂部工作輥410和底部工作輥412的軋機機架408中。束帶404的中心輥406充當(dāng)高速張力調(diào)節(jié)器。在朝下和朝上操控中心輥406時，分別從中心輥406的圓周的一部分上儲存或釋放金屬條402。中心輥406可以受到一對線性致動器416、418支撐。該對線性致動器416、418可以控制中心輥406的朝上和朝下移動?？墒褂萌魏魏线m的線性致動器416、418。舉例來說，線性致動器416、418可以包含液壓汽缸和/或壓電致動器或任何其它合適的致動器。

在一些情況下，這樣的末端安裝線性致動器416、418可以與軛414一起使用，軛414可以受到另一線性致動器的致動。在此些情況下，線性致動器416、418允許中心輥406分別從嵌套機構(gòu)（例如軛414）垂直地移動。使用這樣的末端安裝線性致動器416、418能從必需操控以便控制顫振的總質(zhì)量中去掉驅(qū)動中心輥406的機構(gòu)的質(zhì)量（例如軛414 和相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動設(shè)備）。使用末端安裝線性致動器416、418可能引入使條帶406傾斜的可能性。在一些情況下，可使用傳感器和控制環(huán)路使傾斜最小化，甚至消除傾斜。

如上文參看圖3-圖4所述，可以使用線性致動器316、416、418操控中心輥306、406。如上所述，可以使用例如水翼的其它機構(gòu)取代中心輥306、406來儲存條帶長度。此外，線性致動器316、416、418可以是能夠以充分的速度（例如從大概90 Hz到大概150 Hz、200 Hz或300 Hz）產(chǎn)生充分線性致動的液壓、壓電或其它線性致動器的任何組合。雖然在圖3-圖4中總體上示出為矩形，但是線性致動器316、416、418可以是圓柱形或其它形狀。

在一些情況下，可以借助于支撐第三束帶輥320、420（最靠近軋機咬口）的稱重傳感器測量張力。如本文中其它地方所述，可以通過其它傳感器測量張力。

當(dāng)使用液壓線性致動器時，可以基于各種因素確定液壓線性致動器的缸徑，這些因素包含維持條帶張力和使液壓流體（例如油）的流量最小化所必需的最大負(fù)載。在實例中，橫截面積大概1600 mm²、張力大概20 N/mm²（20 MPa）、幾何形狀為2:1（例如中心輥繞角180°-儲存于束帶中用于使工作輥位移的條帶量）的條帶，維持條帶張力所需的最大負(fù)載可以是。為了使液壓流體的流量最小化，供應(yīng)壓力可以限定為大概27.5 MPa?？紤]到14 N/mm²的膛壓，必需的汽缸面積可以是mm²。在這個實例中，兩個液壓線性致動器可以位于輥的每個末端以支撐輥的垂直位置（例如如圖4中所見）。當(dāng)條帶的路徑從水平變成垂直并且經(jīng)過中心輥下方時，假設(shè)束帶的第一輥上的繞角大概是90°。使用圍繞束帶的中心輥的大概180°的繞角，最大垂直力可以大概是64 KN。同樣，最大缸壓可以是供應(yīng)壓力的一半，從而得到4600 mm²的汽缸面積。然而，在這種情況下，在兩個汽缸之間劃分該面積。每個汽缸的必需缸徑大概是54 mm?？赡苄枰蛏先≌?0 mm（2827 mm²）以提供額外的安全裕度?？梢詫τ趩蝹€線性致動器316或?qū)τ谄渌h(huán)境（例如其它大小和類型的金屬片）進行類似的計算。

可以基于各種因素確定液壓線性致動器的沖程長度。每個汽缸沖程可以設(shè)置成容許每個循環(huán)的最大儲存量。在實例中，給定大概180°的繞角和大概0.60 mm的條帶儲存要求，汽缸沖程可以減少到大概0.30 mm。加上一些誤差裕度，可使用必需的最小沖程2 mm。

液壓線性致動器可以受到伺服閥門的致動。在此些情況下，可以基于各種因素確定液壓線性致動器必需的伺服閥門。舉例來說，可以將伺服閥門選擇成能夠以30赫茲（更低頻率的張力擾動受到其它致動器的控制）下控制中心輥的高度，同時允許輥以更高的顫振頻率移動。最差情況的流速可以在顫振的最高頻率（例如大概150赫茲或200 Hz或300 Hz）。在一些情況下，伺服閥門可以具有在機架與前一裝置（例如前一機架或開卷機）之間的條帶長度改變時保持目標(biāo)條帶張力的速度。在此實例中，可以使用顫振頻率下的長度變化作為準(zhǔn)則。假設(shè)90赫茲下大概1%的可接受的規(guī)格變化，目標(biāo)汽缸行程可以設(shè)置在大概0.33 mm。因此，在150赫茲，48 lpm的流速將是必需的（Q_v = 2827 mm * 0.30 mm * 2π * 150 * 60 /1e6 = 48 lpm）?？梢砸虼诉x擇必需的伺服閥門。用于基于液壓汽缸的高速張力調(diào)節(jié)器的實例性合適的伺服閥門可以是D765 HR/38 lpm型MoogTM閥門，其可以在大概150赫茲的頻率下供應(yīng)40%（15.2 lpm）。如果壓降維持在大概14 MPa，則流速大概是21.43 lpm。這種設(shè)計可以使用每個液壓線性致動器上的兩個閥門以符合流量要求。

可以用各種方式控制高速張力調(diào)節(jié)器。在一個實例中，控制策略可以是圍繞快速張力環(huán)路創(chuàng)建位置控制環(huán)路。位置環(huán)路可以將液壓致動器的平均延伸設(shè)置在液壓制動器的最大延伸的一半（例如大概1 mm）。使液壓致動器的位置保持固定的位置環(huán)路的響應(yīng)大概是30赫茲，這樣使得液壓致動器直到大概30赫茲有非常大的剛度。位置控制器向壓力環(huán)路供應(yīng)壓力基準(zhǔn)。因此，張力基準(zhǔn)隨施加于輥的負(fù)載而變。

內(nèi)部張力環(huán)路可以具有更高很多的響應(yīng)，例如大概150赫茲。它的用途可以是允許輥隨著條帶的施加負(fù)載的變化而垂直地移動。當(dāng)張力由于負(fù)載波動而改變時，張力控制器添加和減去少量流體以維持位置控制器供應(yīng)的壓力基準(zhǔn)。

當(dāng)線性致動器是液壓線性致動器時，液壓組件可以位于條帶302下方，這可能對于在車螺紋期間饋送條帶302是有利的。當(dāng)使用線性致動器416、418時，可使用傾斜控制環(huán)路（例如具有壓力環(huán)路的相同響應(yīng)）來消除輥的傾斜（這是一個誤差源）。在一些情況下，機械連桿機構(gòu)可能不是必需的，因為液壓致動器可以直接作用于中心輥的支撐軸桿。在一些情況下，可使用液壓致動器與閥門之間的緊密耦合來避免滯后。在一些情況下，可以對于張力環(huán)路使用快速的實時控制器。在一些情況下，致動器可以具有多種多樣的運動，但是可以與關(guān)于選定致動器的頻率響應(yīng)能力的控制邊緣接界。在一些情況下，即使使用無法維持充分流速以容許在某些條件下實現(xiàn)完整的150赫茲響應(yīng)的伺服裝置，剛度仍然可以有明顯減小。

在一些情況下，可使用一或多個壓電致動器調(diào)節(jié)軛314（例如框架）的高度。具體地說，可以定位壓電致動器以改變中心束帶輥框架的可調(diào)末端止擋件的高度。末端止擋件的定位可以設(shè)置中心輥306的送入深度。在一些情況下，能夠移動框架的壓電致動器可以位于每個側(cè)面的末端止擋件組合件的頂部上?？墒褂弥行妮伒目蚣埽ɡ畿?14）的垂直移動來維持恒定的條帶張力。在此些情況下，不是直接移動中心輥306（例如如圖4中所見），壓電致動器是通過移動軛314來移動整個中心輥306。壓電致動器可以是相同的，但是可能需要并聯(lián)的兩個或更多個單元處理汽缸供應(yīng)的壓縮力。在一些情況下，維持條帶張力可能需要等于所施加的張力以及垂直地給框架加速所需的力的致動器力。舉例來說，假設(shè)輥組合件和框架的重量大概是1500 Kgf并且加速度速率大概是139 mm/sec²（180 μm @140赫茲），這個加速力大概是21.3 KN。

在某些情況下，組件可以安裝在固定位置中并且位置離條帶很遠(yuǎn)。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的包含具有壓電輔助裝置504的液壓致動器502的線性致動器500的部分剖視圖。線性致動器500可以用于本文中所揭示的任何線性致動器，例如圖3-圖4的線性致動器316、416、418。線性致動器500包含液壓致動器502，其由在其中支撐活塞512的主體組成。主體包含驅(qū)動空腔516，液壓流體可以循環(huán)到驅(qū)動空腔516中以操控活塞512。

壓電輔助裝置504可以包含輔助主體510，其通過通道514耦合到液壓致動器502。輔助主體510可以包含一或多個壓電裝置506，其耦合到隔膜508。當(dāng)向一或多個壓電裝置506施加電流時，每個壓電裝置506可以變形以在方向518上推送隔膜508。隔膜508因而可以通過通道514將液壓流體推送到驅(qū)動空腔516中，從而迫使活塞512在方向520上移動。移除電流或施加反向電流可以使每個壓電裝置506在相反的方向上變形，在隔膜508上牽拉，使得活塞512在與方向520相反的方向上移動。

因為壓電裝置506可以在非常高的頻率下工作，所以壓電輔助裝置504可以增加液壓致動器502的運轉(zhuǎn)速度。單個液壓致動器502可以包含一或多個壓電輔助裝置504。

在實例中，在兩個液壓致動器定位于中心輥的末端（例如如圖4中所見）的情況下，每個液壓致動器可以是最小汽缸沖程為2 mm的缸徑為60 mm的液壓汽缸。類似于未使用壓電輔助裝置的時候，伺服閥門必須能夠控制30赫茲下的中心輥高度，同時允許輥以顫振頻率移動。然而，不同于未使用壓電輔助裝置的時候，在這個實例中，這個要求限于高達30赫茲的頻率。

在這個實例中，可以使用顫振頻率下的長度變化作為準(zhǔn)則，其中30赫茲下的1%的規(guī)格變化得到1.76 mm的目標(biāo)條帶儲存量。如果輥的繞角大概是180°，則垂直移動可以減少到0.88 mm。在30赫茲下，需要大概23 lpm的流速（例如，Q_v = 2827 mm * 0.88 mm * 2π * 30 * 60 / 1e6 = 28 lpm）。在這個實例中，可選擇能夠供應(yīng)適當(dāng)?shù)牧魉俚乃欧y門。舉例來說，D765 HR/38 lpm型的MoogTM閥門可以在30赫茲的頻率下供應(yīng)100%。在這個實例中，閥門沒有在顫振頻率下控制流體流量的任務(wù)?？赡芙o壓電致動器留下高頻負(fù)載變化。

可使用液壓致動器將中心輥的平均高度在液壓汽缸的中間沖程保持在恒定水平。顫振頻率下的力的變化將沒有影響，因為兩個汽缸的剛度組合起來遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于條帶。

為了適應(yīng)高頻張力擾動，可以將壓電致動器放置于閥門與汽缸之間。壓電輔助裝置可以根據(jù)液壓流體壓力改變液壓流體的體積。壓電裝置的長度隨著壓力的變化而改變。

由于壓電致動器的長度僅僅改變大概0.1%，所以與汽缸成一條直線插入此裝置可能是不可行的。50 mm長的壓電裝置將移動大概0.05 mm。但是，壓電裝置可以收容在更大面積的汽缸中。在實例中，收容壓電裝置的汽缸殼體的面積可能是能夠固持多個壓電裝置（例如50 mm長的壓電裝置）的液壓汽缸（例如14,135 mm²）的面積的大概5倍。在實例中，通過使用表面積大概15,000平方毫米的多個這樣的壓電裝置使油的體積改變706 mm³，工作缸上的長度的所得變化大概是（706 mm³/2827mm²）或0.25 mm。

可以使用任何合適的策略來控制具有壓電輔助裝置504的線性致動器500。在實例控制策略中，創(chuàng)建簡單的單個自由度位置控制環(huán)路。位置環(huán)路可以將液壓汽缸的平均延伸設(shè)置在液壓汽缸的最大延伸的一半（例如大概1 mm）。位置環(huán)路的響應(yīng)可以是30赫茲，這可能使得汽缸直到30赫茲具有很大的剛度。

雖然位置控制環(huán)路間接地驅(qū)動汽缸的平均壓力以維持目標(biāo)延伸，但是單獨的控制器可以監(jiān)視與顫振相關(guān)聯(lián)的頻率范圍（例如第三八度振動，例如90-300 Hz）中的張力。單獨的控制器可以允許輥隨著條帶的施加負(fù)載的變化而垂直地移動。由于兩個液壓汽缸的組合壓力因為負(fù)載波動而改變，所以控制器可以使用壓電致動器來改變組合件中的油的總體積。在實例中，這個動作可以產(chǎn)生0.25 mm的移動，這個移動很大，足以處理進入條帶速度的變化。

在一些情況下，使用壓電輔助裝置可以消除對于快速、獨立、傾斜的控制環(huán)路的任何需要。在一些情況下，由于壓電裝置的頻率范圍通常超出伺服閥門的流量性能，所以對于伺服閥門的性能的依賴性可能較少。在一些情況下，可以使用液壓回路維持隔膜的壓電側(cè)上的壓差。在一些情況下，條帶張力可以用作反饋變量。在某些條件下，因為使中心輥移動所必需的加速力，單憑流體壓力就能產(chǎn)生一些誤差。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有壓電致動器604的高速張力調(diào)節(jié)器600的部分剖視等角視圖。輥支承座606可以支撐束帶的中心輥602。在一些情況下，使用不同撓曲裝置而不是中心輥602，例如水翼或刮板。

壓電致動器604可以將輥支承座606耦合到支座608。在一些情況下，支座608可以是支撐整個中心輥602的軛。施加于壓電致動器604的電流可以使壓電致動器604通過延伸或回縮而變形，因而使中心輥602朝上或朝下移動。如圖6中所見，可以通過兩個壓電致動器604支撐中心輥602，一側(cè)一個。每個壓電致動器604可以包含一或多個單個壓電裝置，其彼此機械并聯(lián)或串聯(lián)布置以在中心輥602中產(chǎn)生期望的移動。使用中心輥602的垂直移動維持恒定的條帶張力。

在一些情況下，單個壓電裝置能夠在完整電壓下使長度改變大概0.1%到0.15%，并且可以生成30 MPa/mm² 范圍內(nèi)的力。舉例來說，直徑大概56 mm并且長度大概154 mm的市售標(biāo)準(zhǔn)壓電堆疊可以產(chǎn)生大概79 KN的粘連力和大概180 μm的長度變化。

維持條帶張力可能需要等于所施加的張力的致動器力，以及使中心輥602垂直地加速所需的力（例如這可以通過使用水翼或質(zhì)量小于中心輥602的其它偏轉(zhuǎn)器而減少）。舉例來說，假設(shè)中心輥602組合件的重量大概是500 Kgf并且加速度速率大概是139 mm/sec²（180 μm @140赫茲），這個加速力大概是7.1 KN。

在一些情況下，使壓電致動器604的長度最大化以得到可用的長度的最大變化。

控制壓電致動器604可以以任何合適的方式進行。在一個實例中，控制策略包含創(chuàng)建條帶張力控制環(huán)路。通過傳感器（例如安裝在例如最靠近工作輥的輥的鄰近束帶輥的每個末端的稱重傳感器）測量總條帶張力反饋?？刂破骺梢则?qū)動壓電致動器604以維持目標(biāo)條帶張力。差異控制環(huán)路可以將差異張力（一側(cè)對另一側(cè)）維持成盡可能接近零。

在一些情況下，可使用具有快速執(zhí)行速率（例如100微秒或大約100微秒或者更快）的控制器?？墒褂脭?shù)字和模擬控制的組合。在一些情況下，可使用高電流驅(qū)動器。在一些情況下，可選擇提供至少0.15%的長度變化的壓電裝置。

在高速張力調(diào)節(jié)器中僅僅使用壓電致動器604可以消除對于許多移動部分和液壓部分的需要。

圖7是描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的用于控制軋機中的振動的過程700的流程圖。在框702處，檢測張力波動?？梢酝ㄟ^任何合適的傳感器檢測張力波動，例如通過圖1中的傳感器152、154、156、158；圖1中的稱重傳感器166；或任何其它合適的傳感器?？梢杂脺y量到的波動信號的形式向控制器發(fā)送這些檢測到的張力波動。

在任選的框704處，可以過濾測量到的波動信號以移除第三八度范圍以外（例如90-300 Hz范圍、90-200 Hz范圍或90-150 Hz范圍以外）的任何檢測到的張力波動。在一些情況下，可使用第三八度范圍以外的其它范圍。

在框706處，可以確定張力調(diào)節(jié)。張力調(diào)節(jié)可以基于簡單反饋控制環(huán)路，該簡單反饋控制環(huán)路是基于測量到的波動信號或濾波后的信號。在一些情況下，可以計算張力調(diào)節(jié)以使測量到的條帶張力波動對于所施加張力調(diào)節(jié)的擾動最大化?？梢宰鳛閺埩φ{(diào)節(jié)信號傳輸所得的張力調(diào)節(jié)。

在框708處，可以使用張力調(diào)節(jié)信號施加張力調(diào)節(jié)?？梢韵蝌?qū)動器或者直接向高速張力調(diào)節(jié)器的線性致動器發(fā)送張力調(diào)節(jié)信號。高速張力調(diào)節(jié)器進行的張力調(diào)節(jié)可以幫助維持恒定條帶張力，并且可以減少金屬條和/或軋機機架中的第三八度振動。

使用過程700可以注入張力擾動以減少例如第三八度范圍內(nèi)的自激振動?？梢允褂帽疚乃龅娜魏胃鞣N系統(tǒng)和組合件（包含在圖1-圖6中）執(zhí)行過程700?？梢栽跅l帶進入軋機機架之前或在軋機機架之間應(yīng)用過程700。在一些情況下，使用過程700可以允許軋機機架以大于不使用過程700時的速度滾軋。此外，沒有自激第三八度振動的困擾，軋機的工作時間更長速度更快，而且廢品更少（例如由于自激第三八度振動導(dǎo)致的廢品）。使用過程700可以實現(xiàn)相當(dāng)大的時間、金錢和資源的節(jié)省。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有延伸狀態(tài)的壓電輔助裝置814的液壓致動器800的橫截面圖。液壓致動器800可以是任何液壓致動器，例如本文中參看1、圖3和圖4所揭示的那些液壓致動器。液壓致動器800可以包含汽缸主體802，汽缸主體802中支撐著活塞804。汽缸主體802包含驅(qū)動空腔808（例如流體腔室），液壓流體806可以循環(huán)到驅(qū)動空腔808中以操控活塞804?？梢酝ㄟ^能通過控制器824（例如比如圖2的控制器220、222）控制的液壓驅(qū)動器826（例如伺服閥門和/或其它部分）來循環(huán)液壓流體806。液壓流體806可以循環(huán)通過汽缸氣口810、812以便升高或降低活塞804。

活塞804可以包含活塞頭828，其具有一或多個凹部830。壓電輔助裝置814可以位于每個凹部830內(nèi)。在一些情況下，多個凹部830可以在整個活塞頭828上散布，以便使壓電輔助裝置814可致動的表面積量最大化。在替代情況下，壓電輔助裝置可以位于活塞頭以外的其它地方，只要壓電輔助裝置能夠改變驅(qū)動空腔808的體積即可。

如圖8中所見，每個壓電輔助裝置814包含一個壓電裝置832（例如壓電堆疊），其耦合到子活塞816。子活塞816的作用類似于凹部830內(nèi)的活塞，軸向移動以調(diào)節(jié)端板834的位置。多個子活塞816可以作用于單個端板834以便提供更多的致動力。在一些情況下，不使用端板834，或者使用多個端板834。子活塞816的移動可以引起驅(qū)動空腔808的體積變化，例如通過端板834的移動。

當(dāng)向壓電裝置832施加電流時，壓電裝置832可以變形以延伸或回縮，因而在子活塞816上推或拉，子活塞816接著可以在端板834上推或拉?？墒┘酉喾措娏饕允箟弘娧b置832在相反方向上變形。當(dāng)壓電輔助裝置815處在延伸狀態(tài)時，壓電輔助裝置815已經(jīng)使驅(qū)動空腔808的體積減小。

接線818可以通過接線端口820將每個壓電裝置832耦合到控制器824。任選地，壓電驅(qū)動器可以驅(qū)動壓電裝置832并且壓電驅(qū)動器可以受到控制器824的控制?；钊?04的內(nèi)部凹部可以被端蓋822遮蓋，端蓋822耦合到活塞804。

因為壓電裝置832可以在非常高的頻率下工作，所以壓電輔助裝置814可以增加液壓致動器800的運轉(zhuǎn)速度。單個液壓致動器800可以包含一或多個壓電輔助裝置814。

為了適應(yīng)高頻張力擾動，可以將壓電致動器放置于閥門與汽缸之間。壓電輔助裝置可以根據(jù)液壓流體壓力改變液壓流體的體積。壓電裝置的長度隨著壓力的變化而改變。

圖9是根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有縮回狀態(tài)的壓電輔助裝置814的圖8的液壓致動器800的橫截面圖。壓電輔助裝置814內(nèi)的壓電裝置832的致動可以迫使子活塞816回縮到活塞頭828的凹部830中，因而減小驅(qū)動空腔808的有效體積。當(dāng)使用端板834時，子活塞816的回縮使端板834回縮，因而減小驅(qū)動空腔808的有效體積。

當(dāng)子活塞816回縮以減小驅(qū)動空腔808的有效體積時，活塞804和端蓋822必須相對于汽缸主體802朝內(nèi)移動（例如在圖8-圖9中朝上移動），尤其當(dāng)液壓流體806是不可壓縮的時候?？梢栽试S液壓流體806在汽缸主體802的汽缸氣口810、812之間流動?？刂破?24可以繼續(xù)控制液壓驅(qū)動器826，并且可以經(jīng)由穿過電口820的接線818控制壓電裝置832。

通過壓電輔助裝置814的致動實現(xiàn)的這個少量的線性移動（例如在延伸狀態(tài)（例如圖8）與縮回狀態(tài)（例如圖9）之間）可能以極快的速度發(fā)生（例如處于或高于大概90赫茲）。因為壓電輔助裝置814定位于液壓流體806與活塞804之間，所以液壓流體806的移動極小，以便實現(xiàn)活塞804的移動。

與圖式中所描繪的或上文描述的不同的組件布置以及未圖示或描述的組件和步驟是可能的。一些特征和子組合是有用的，并且可以不參照其它特征和子組合而使用。

包含所圖示的實施例的實施例的前述描述僅出于圖示和描述的目的呈現(xiàn)，且不希望為詳盡的或局限于所公開的精確形式。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見對其的眾多修改、調(diào)適和使用。

如下文所使用，對一系列實例的任何參照應(yīng)被理解為析取地參照那些實例中的每一個（例如，“實例1到4”應(yīng)被理解為“實例1、2、3或4”）。

實例1是兩個（或更多個）機架的串聯(lián)冷軋機，其在機架之間包括：選自由以下各者組成的群組的張力調(diào)節(jié)裝置：中心束帶輥、致動偏轉(zhuǎn)輥或致動薄片刮板；以及控制系統(tǒng)，其設(shè)計成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-300赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的機架間條帶張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

實例2是實例1的軋機，其中所述控制系統(tǒng)包括位置靠近所述張力調(diào)節(jié)裝置的每個末端的至少兩個液壓汽缸，以及具有位置控制環(huán)路和快速張力環(huán)路的控制器，其中所述快速張力環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-150赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置，并且所述位置控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在較低頻率的張力擾動而維持所述張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

實例3是實例1的軋機，其中所述控制系統(tǒng)包括位置靠近所述張力調(diào)節(jié)裝置的每個末端的至少兩個液壓汽缸，定位于所述至少兩個液壓汽缸中的每一個與所述張力調(diào)節(jié)裝置之間的多個壓電致動器，以及具有位置控制環(huán)路和單獨的控制器的控制器，其中所述單獨的控制器被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-300赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置，并且所述位置控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在較低頻率的張力擾動而維持所述張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

實例4是實例3的軋機，其中第三八度軋機機架諧振頻率通常處于大概90-200赫茲范圍內(nèi)。

實例5是實例1的軋機，其中所述控制系統(tǒng)包括位置靠近所述張力調(diào)節(jié)裝置的每個末端的至少兩個壓電堆疊，以及具有條帶張力控制環(huán)路的控制器，所述條帶張力控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-300赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

實例6是實例5的軋機，其中第三八度軋機機架諧振頻率通常處于大概90-200赫茲范圍內(nèi)。

實例7是實例1的軋機，其中所述控制系統(tǒng)包括至少兩個壓電堆疊，每個壓電堆疊位于支撐著所述張力調(diào)節(jié)裝置的中心框架的每一側(cè)上的可調(diào)末端止擋件的上表面上，以及具有條帶張力控制環(huán)路的控制器，所述條帶張力控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-300赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

實例8是實例7的軋機，其中第三八度軋機機架諧振頻率通常處于大概90-200赫茲范圍內(nèi)。

實例9是單個機架軋機，其包括：位于軋機機架上游的開卷機；選自由以下各者組成的群組的張力調(diào)節(jié)裝置：中心束帶輥、致動偏轉(zhuǎn)輥或致動薄片刮板；以及控制系統(tǒng)，其設(shè)計成響應(yīng)于開卷機與軋機機架之間的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

實例10是實例9的軋機，其中所述控制系統(tǒng)包括位置靠近所述張力調(diào)節(jié)裝置的每個末端的至少兩個液壓汽缸，以及具有位置控制環(huán)路和快速張力環(huán)路的控制器，其中所述快速張力環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-150赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置，并且所述位置控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在較低頻率的張力擾動而維持所述張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

實例11是實例9的軋機，其中所述控制系統(tǒng)包括位置靠近所述張力調(diào)節(jié)裝置的每個末端的至少兩個液壓汽缸，定位于所述至少兩個液壓汽缸中的每一個與所述張力調(diào)節(jié)裝置之間的多個壓電裝置，以及具有位置控制環(huán)路和單獨的控制器的控制器，其中所述單獨的控制器被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-300赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置，并且所述位置控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在較低頻率的張力擾動而維持所述張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

實例12是實例11的軋機，其中第三八度軋機機架諧振頻率通常處于大概90-200赫茲范圍內(nèi)。

實例14是實例9的軋機，其中所述控制系統(tǒng)包括位置靠近所述張力調(diào)節(jié)裝置的每個末端的至少兩個壓電堆疊，以及具有條帶張力控制環(huán)路的控制器，所述條帶張力控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-300赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

實例14是實例13的軋機，其中第三八度軋機機架諧振頻率通常處于大概90-200赫茲范圍內(nèi)。

實例15是實例9的軋機，其中所述控制系統(tǒng)包括至少兩個壓電堆疊，每個壓電堆疊位于支撐著所述張力調(diào)節(jié)裝置的中心框架的每一側(cè)上的可調(diào)末端止擋件的上表面上，以及具有條帶張力控制環(huán)路的控制器，所述條帶張力控制環(huán)路被配置成響應(yīng)于發(fā)生在通常處于大概90-300赫茲范圍內(nèi)的第三八度軋機機架諧振頻率的張力擾動而改變張力調(diào)節(jié)裝置的垂直放置。

實例16是實例15的軋機，其中第三八度軋機機架諧振頻率通常處于大概90-200赫茲范圍內(nèi)。

實例17是一種系統(tǒng)，其包括：張力調(diào)節(jié)器，其可定位成靠近軋機機架的入口以用于調(diào)節(jié)進入軋機機架的金屬條的張力；傳感器，其用于測量進入所述軋機機架的金屬條的處于或高于90赫茲的張力波動；以及控制器，其耦合到所述傳感器和所述張力調(diào)節(jié)器，以用于致動所述張力調(diào)節(jié)器以響應(yīng)于測量到的張力波動來調(diào)節(jié)金屬條的張力。

實例18是實例17的系統(tǒng)，其中所述張力調(diào)節(jié)器包含偏轉(zhuǎn)裝置和至少一個致動器，所述偏轉(zhuǎn)裝置能夠儲存一定長度的金屬條，所述至少一個致動器用于操控所述偏轉(zhuǎn)裝置在處于或高于大概90赫茲的速度下改變金屬條的儲存長度。

實例19是實例18的系統(tǒng)，其中偏轉(zhuǎn)裝置選自由以下各者組成的群組：束帶的中心輥、偏轉(zhuǎn)輥、薄片刮板和水翼。

實例20是實例18或19的系統(tǒng)，其中所述至少一個致動器是定位于偏轉(zhuǎn)裝置的相反末端上的一對線性致動器。

實例21是實例18或19的系統(tǒng)，其中所述至少一個致動器通過軛耦合到偏轉(zhuǎn)裝置。

實例22是實例18或19的系統(tǒng)，其中所述至少一個線性致動器中的每一個是壓電致動器。

實例23是實例18或19的系統(tǒng)，其中所述至少一個線性致動器中的每一個是液壓致動器。

實例24是實例23的系統(tǒng)，其中所述至少一個線性致動器中的每一個進一步包括耦合到液壓致動器的壓電輔助裝置。

實例25是實例17-24的系統(tǒng)，其中所述傳感器耦合到軋機機架以用于檢測指示金屬條的張力波動的振動。

實例26是實例17-24的系統(tǒng)，其中所述傳感器是耦合到可靠近軋機機架定位的輥的至少一個測重傳感器。

實例27是一種冷軋機，其包括：軋機機架，其具有頂部工作輥和底部工作輥，金屬條可以穿過頂部工作輥與底部工作輥之間；張力調(diào)節(jié)器，其可定位于軋機機架上游，用于在金屬條進入軋機機架時調(diào)節(jié)金屬條的張力；傳感器，其可定位于軋機機架上或鄰近軋機機架，用于檢測指示自激第三八度振動的振動；以及控制器，其耦合到傳感器和張力調(diào)節(jié)器，以響應(yīng)于檢測到指示自激第三八度振動的振動而誘發(fā)對金屬條的張力的調(diào)節(jié)。

實例28是實例27的軋機，其中所述張力調(diào)節(jié)器是前一軋機機架，并且其中前一軋機機架通過調(diào)節(jié)前一軋機機架的輥縫來調(diào)節(jié)金屬條的張力。

實例29是實例27的軋機，其中所述張力調(diào)節(jié)器包括偏轉(zhuǎn)裝置和至少一個致動器，所述偏轉(zhuǎn)裝置能夠儲存一定長度的金屬條，所述至少一個致動器用于操控所述偏轉(zhuǎn)裝置在處于或高于大概90赫茲的速度下改變金屬條的儲存長度。

實例30是實例29的軋機，其中所述至少一個致動器包括壓電裝置。

實例31是一種方法，其包括：在軋機機架上滾軋金屬條，其中所述金屬條具有進入張力；檢測在大概90赫茲或高于大概90赫茲的進入張力的波動；以及響應(yīng)于檢測到的波動而調(diào)節(jié)金屬條的進入張力。

實例32是實例31的方法，其中調(diào)節(jié)進入張力包含調(diào)節(jié)位于所述軋機機架上游的前一軋機機架的輥縫。

實例33是實例31的方法，其進一步包括在偏轉(zhuǎn)裝置中儲存一定長度的金屬條，其中調(diào)節(jié)進入張力包含調(diào)節(jié)金屬條的儲存長度。

實例34是實例31-33的方法，其中調(diào)節(jié)進入張力包含致動壓電致動器。

實例35是實例31-34的方法，其進一步包括過濾檢測到的波動以排除大概90赫茲以下和大概300赫茲以上的波動。

實例35是實例31-35的方法，其中檢測進入張力的波動包含檢測軋機機架的輥縫的變化。