DE10014813A1 - Verfahren und Vorrichtung zum lagegerechten Aufwickeln eines gewalzten Warmbandes in einer Haspelvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum lagegerechten Aufwickeln eines Metallbandes in einer Haspelvorrichtung, wobei das Warmband über eine Treibvorrichtung mit Treibrollen der Haspelvorrichtung zugeführt wird, über einen Regler die Treibrollen mittels Stellgliedern für eine Veränderung des Treibrollenspaltes zueinander neigbar sind und dem Regler als Meßgröße und als Soll-Führungsgröße die Lage der Kante des Warmbandes vor der Treibvorrichtung zugeführt wird, wobei eine Optimierung des Wickelergebnisses des Walzbandcoils dadurch erreicht wird, daß die Oberflächengeometrie des Walzbandes als Meßgröße ermittelt und dem Regler zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum lagegerechten Aufwickeln eines Metallbands insbesondere eines gewalzten Warmbandes in einer Haspelvor­ richtung, wobei das Warmband über eine Treibvorrichtung mit Treibrollen der Haspelvorrichtung zugeführt wird, über einen Regler die Treibrollen mittels Stellgliedern für eine Veränderung des Treibrollenspaltes und der hierdurch bedingten Beeinflussung der seitlichen Lage des Warmbandes relativ zu­ einander neigbar sind und dem Regler als Messgröße und als Soll-Füh­ rungsgröße die Lage der Kante des Warmbandes vor der Treibvorrichtung zugeführt wird.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum lagegerechten Aufwickeln eines gewalzten Warmbandes in einer Haspelvorrichtung, mit einer der Haspelvorrichtung das Warmband zuführenden Treibvorrichtung mit Treibrollen, mit Stellgliedern und einem Regler hierfür für eine Verände­ rung des Treibrollenspaltes und der hierdurch bewirkten Beeinflussung der seitlichen Lage des Warmbandes und mit einer Messvorrichtung zur Ermitt­ lung der Lage der Kante des Warmbandes vor der Treibvorrichtung, deren Messwerte dem Regler zugeführt werden.

Es ist allgemein bekannt, dass beim Warmbandwalzen das fertiggewalzte Warmband nach dem Auslaufen aus dem letzten Gerüst der Fertigstraße vom Auslaufrollgang durch eine Kühlstrecke, vorzugsweise ein System von Spritzwasserdüsen, zu einer Haspelvorrichtung transportiert wird. Von der Haspelvorrichtung wird das Warmband zu Bunden (Coils) aufgewickelt. Im Bereich vor der Haspelvorrichtung kann das Warmband auf dem Auslaufroll­ gang durch hydraulisch seitlich an die Bandkanten anstellbare Seitenfüh­ rungslineale geführt werden, um das gewalzte Warmband für das Einlaufen in die Haspelvorrichtung auszurichten. Entsprechend sind die Seitenführungslineale während des Haspelvorganges im Kontakt mit den Bandkanten des Warmbandes.

Am Ende des Auslaufrollganges ist eine Treibvorrichtung angeordnet, die im wesentlichen aus einer unteren Treibrolle, die im Gestell der Haspelvorrich­ tung gelagert ist, und einer oberen Treibrolle besteht, die in einer Treiber­ schwinge gelagert ist. Die obere Treibrolle ist über Hydraulikzylinder zur Ein- und Verstellung des Spaltes zwischen den Treibrollen verschwenkbar. Mit dem Ziel einer Bandlaufstabilisierung werden vorrangig bombierte untere Treibrollen oder auch Treibrollen mit zylindrischem Mittelteil und jeweils koni­ sche Rollenenden verwendet. Die wesentlichen Funktionen der Treibvor­ richtung einschließlich deren Antriebe sind, den von der Fertigstraße kom­ menden Anfang des Walzbandes strammzuziehen, die einlaufende Band­ spitze in Richtung der Haspelvorrichtung zu leiten und den Rückzug gegen die Haspelvorrichtung während des Wickelvorganges zu gewährleisten.

Die wesentlichen Komponenten der Haspelvorrichtung sind ein spreizbarer Dorn zum Aufwickeln des Walzbandes, Andrückrollen und Führungsschalen zur Führung des Walzbandes während des Wickelvorganges sowie ein Dornantrieb. Das freie Dornende (Coilabziehseite) wird im allgemeinen beim Haspeln durch ein einschwenkbares Dornlager unterstützt.

Zur Einleitung des Wickelvorganges wird die von dem Fertiggerüst kom­ mende Spitze des Warmbandes von dem Treibrollenpaar aus der Ebene des Auslaufrollganges nach unten zum Wickeldom hin abgelenkt. Dann führen die Andrückrollen und die Führungsschalen der Haspelvorrichtung den Ban­ danfang mehrere Male um den sich drehenden Dorn. Der Dorn besteht aus mehreren Segmenten, die kurz nach dem Eintreffen der Bandspitze kontinu­ ierlich gespreizt werden, bis das Band kraftschlüssig zu fest aufeinanderlie­ genden Windungen gewickelt wird. Die wesentlichen Funktionen der Haspel­ vorrichtung sind, die kraftschlüssige Verbindung von Bandanfang und Dorn zu gewährleisten, das beim Wickeln entstehende Coil zu tragen und das Band während das Wickelns mit definiertem Bandzug zu beaufschlagen.

Des Weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 38 28 356 A1 bereits ein Verfahren zur Beeinflussung der Lage von Warmband, das über ein Treibrollenpaar einer Haspelvorrichtung zugeführt wird, sowie eine Treibvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt. Bei diesem Bandlageregelverfahren erfolgt die Bandführung für die Haspelvorrichtung ausschließlich über eine asymmetrische Verstellung des Treibrollenspaltes mittels einer schwenkbaren oberen Treibrolle. Hierfür ist die obere Treibrolle in einer Treiberschwinge gelagert, die über eine hydraulische Anstellung und Ausbalancierung verfügt. Auch ergibt sich hieraus, dass während des Has­ pelvorganges die Seitenführungslineale geöffnet sind.

Die Stellwirkung dieser Treibvorrichtung in Bezug auf das Warmband beruht auf einer örtlichen Verlagerung des Angriffspunktes der Bandzugkraft und der daraus resultierenden ungleichförmigen elastischen Bandlängung (Bie­ gung) infolge eines Verschwenkens der oberen Treibrolle. Ein Verschwen­ ken der oberen Rolle führt zu einem einseitigen Öffnen des Treiberspaltes und somit zu einer Verlagerung des Angriffspunktes der Andrückkraft, die die Treibrollen auf das Band ausüben. Der Kraftangriffspunkt, der bei symmetri­ schem Treiberspalt in der Anlagenmitte liegt, ist nun um einen Abstand aus der Anlagenmitte in Richtung der nicht geöffneten Seite des Treiberspaltes verlagert. Infolgedessen greift die aus dem Bremsmoment der Treibvorrich­ tung resultierende Bandrückzugskraft ebenfalls im Abstand zur Anlagenmitte an dem bis dahin noch mittig laufenden Band an. Aus dieser durch das Schwenken/Neigen der oberen Treibrolle herbeigeführten Krafteinleitungssi­ tuation resultiert ein auf das noch mittig laufende Band ausgeübtes Moment, das eine elastische Querbiegung des Bandes verursacht. Infolge dieser Bandverformung sind die Bandlängsfasern im Bereich der Treibvorrichtung unter einem Winkel zur Anlagenmittelachse bzw. unter einem Winkel zu den Treibrollenachsen orientiert. Somit tendiert ein reibschlüssig über eine Treibrolle geführtes Band dazu, den Bahnkurven der Rollenmantelpunkte im Kontaktbereich zu folgen. Das bedeutet im vorliegenden Fall, dass das Band nicht etwa der Bandfaserlängsrichtung folgend durch die Treibvorrichtung läuft, sondern dass der momentan im Kontaktbereich befindliche Bandpunkt in Richtung des Rollenumfangsgeschwindigkeitsvektors an der Kontaktstelle also in Richtung der Anlagenlängsachse transportiert wird. Daraus resultiert eine Querverlagerung des Bandes in der Treibvorrichtung. Durch diese Ver­ lagerung des Bandes tritt auch eine allmähliche Vergrößerung des Abstan­ des zwischen dem Kraftangriffspunkt der Treiberrückzugskraft und dem Zugmittelpunkt an der Bandauflaufstelle am Coil auf. Bei großer Neigung der oberen Treibrolle wird jedoch der Abstand zur Anlagenmitte erheblich größer sein als die auftretenden Bandquerverlagerungen, so dass der Einfluss der daraus sich ergebenden Änderung des Abstandes zur Anlagenmitte ver­ nachlässigt werden kann.

Das aus der vorgenannten deutschen Offenlegungsschrift DE 38 28 356 A1 bekannte Bandlageregelsystem besteht im wesentlichen aus einem Band­ kantenerfassungssystem, einem Bandlageregler und einer hydraulischen Anstellung der oberen Treibrolle mit Kraft- und Neigungsregelung. Die Be­ einflussung der Bandlage erfolgt durch das Schwenken/Neigen der oberen Treibrolle entsprechend den zuvor beschriebenen mechanischen Grundla­ gen. Aus der momentanen Lage der Bandkante, die mittels einer Bandkan­ tenabtastung erfasst wird, und dem Lage-Sollwert, der aus der Bandbreite und den Anlagenabmessungen ermittelt wird, wird die Regeldifferenz für den Bandlageregler gebildet. Ausgangsgröße des Bandlagereglers ist der Soll­ wert der Treibrollenneigung, die für die Treibrollenanstellung vorgegeben wird. Da bei geöffneten Seitenführungslinealen kein Kontakt zwischen den Linealen und dem Band auftritt, werden sowohl der übliche Verschleiß der Lineale als auch Bandkantenbeschädigungen durch die Seitenführungsli­ neale vermieden.

Betriebsversuche haben gezeigt, dass die Bandführung durch die Treibvor­ richtung bei geöffneten Seitenführungslinealen bei Warmwalzbändern bis zu einer Dicke von etwa 5 mm grundsätzlich möglich ist. Jedoch wurden die Qualitätsanforderungen an den Wickelzustand mit diesem Verfahren noch nicht vollständig erfüllt. Die Kontur der Coilstirnfläche zeigte begrenzte aber unzulässige Restwelligkeiten (Schwankungsbreite rd. ±10 mm). Beim Aus­ fädeln aus dem Fertiggerüst treten Wickelabsätze auf. Maßgeblich für diese Fehler, d. h. für das seitliche Ausscheren von Coil-Windungen, sind folgende Ursachen:

Wesentlich für die Funktion der Treibvorrichtung als Stellglied für die Bandla­ geregelung ist die Beeinflussung des Auslaufwinkels des Bandes (Winkel zwischen Bandmittenlinie und Treibrollenachse). Bei gekrümmten Bändern ("Säbel-Form") hat der durch die Krümmung verursachte Winkel die Wirkung einer Störgröße, d. h. der Winkel aus der Bandkrümmung wird bei der Erzeu­ gung der Stellgröße nicht berücksichtigt und verfälscht diese in zunächst un­ bekannter Größe.

Da der Ankerstrom der Treibrollenantriebe von der übergeordneten Antriebs­ regelung gesteuert wird und somit auch begrenzt sein kann, ist bei Vorgabe einer zu geringen Stromgrenze der resultierende Zug im Band zwischen dem Dorn und der Treibvorrichtung die angestrebte Stellwirkung durch Schwen­ ken der oberen Treibrolle, um das Band in die Sollposition zu treiben, nicht erreichbar.

Auch tritt beim Ausfädeln des Bandes aus dem Fertiggerüst eine sprung­ hafte Zugentlastung des Bandes auf, die Rutschvorgänge im Treiberspalt verursachen kann und damit einen Wickelabsatz im Coil verursachen kann.

Ferner ist in der deutschen Patentschrift DE 197 09 992 C1 ein Verfahren zum Messen der Oberflächengeometrie von Warmband unter Erzeugung von Linien auf der Bandoberfläche mittels einer Lichtquelle beschrieben. Mit diesem Verfahren soll ein einfaches und effektives Erfassen der Bandplan­ heit ermöglicht werden, um diese für eine feinfühligere Regelung von Walz- und Haspelparametern zu verwenden. Auf der Messoberfläche, dem Warm­ band bzw. der Stirnfläche eines im Entstehen begriffenen Coils wird über einen Diaprojektor ein Linienmuster projiziert, das über eine CCD-Kamera (charge coupled device) erfasst wird. Der Projektor ist dabei oberhalb des Warmbandes angeordnet und projiziert das Linienmuster in einem Winkel zur Vertikalen auf die Oberfläche des Warmbandes, so dass sich die Linien vorzugsweise quer zur Bandoberfläche erstrecken und somit die ganze Bandbreite erfassen.

Die CCD-Kamera erfasst die quer über die Bandoberfläche verlaufenden Linien. Bei einer absoluten Bandplanheit entsteht ein gleichmäßiges Muster gerader Linien mit unverändertem Linienabstand. Abweichungen der Bandoberfläche von der idealen Ebene bewirken eine Änderung des Linien­ abstandes im Bereich der Unebenheit. Diese Änderung erfasst die Kamera und lässt sich rechnerisch durch einen Vergleich mit einem Referenzmuster auf einfache Weise in Höhendifferenzen umrechnen. In ähnlicher Weise wie beim Planheitsmessen am laufenden Band, lässt sich mit Hilfe des Meßsy­ stems die Planheit der Stirnflächen beim Haspeln überwachen. Die Stirnflä­ che des sich im Haspel aufbauenden Coils entspricht dabei der Bandoberflä­ che. Dieses Messverfahren ermöglicht eine schnelle Online-Ermittlung der tatsächlichen Höhendifferenzen der Bandoberfläche und erlaubt so eine Echtzeiterfassung und -regelung fortlaufender Bandabschnitte. Dies hat den Vorteil, dass die Messergebnisse ein Anpassen der Walz- und/oder Haspel­ parameter unmittelbar nach dem Auftreten einer Unebenheit erlauben. Auch eine Querwölbung des Bandes ist hiermit zu bestimmen. Konventionelle Meßsysteme erfassen lediglich die Bandfaserlänge. Die Messlinien lassen sich zudem bezüglich ihrer Intensität und Liniendicke unterschiedlichen Be­ dingungen anpassen.

Zusammenfassend ergibt sich somit, dass weiterhin beim Aufhaspeln von Walzband infolge von Querbewegungen des aufzuhaspelnden Walzbandes seitliche Ausscherungen von Coilwindungen auftreten, die zu unebenen Stirnflächen des Coils führen. Im Zuge der weiteren Verarbeitung und Förde­ rung derartiger Coils sind die hervortretenden Bandkanten anfällig für Be­ schädigungen. Infolge dieser Beschädigungen können zusätzliche Kosten bei der Weiterverarbeitung entstehen bzw. Erlösseinbußen auftreten. Dar­ über hinaus ist die eingangs beschriebene konventionelle Führung des Walzbandes beim Haspeln durch Seitenführungslineale mit einem relativ ho­ hen Instandhaltungsaufwand verbunden, da die Seitenführungslineale einem erhöhten abrasiven Verschleiß durch die zu führenden Bandkanten des Walzbandes unterliegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zum lagegerechten Aufwickeln eines Warmbandes in eine Haspelvorrichtung zu schaffen, mit denen eine Optimierung des Wickeler­ gebnisses des Walzbandcoils erreicht wird. Voranging sollen seitliche Aus­ scherungen der einzelnen Coilwindungen des Walzbandes beim Haspeln vermieden werden und die gewickelten Coils den DIN-Anforderungen wie fest gewickelt, möglichst rund sowie kantengerade entsprechen. Die Grenz­ maße für ein Coil im Wickelzustand sind in der DIN 1016 festgelegt.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren zum lagegerechten Aufwickeln ei­ nes gewalzten Warmbandes in einer Haspelvorrichtung dadurch gelöst, dass die Oberflächengeometrie des Walzbandes als Messgröße ermittelt und dem Regler zugeführt wird. In Bezug auf die Vorrichtung zum lagegerechten Auf­ wickeln eines Warmbandes in einer Haspelvorrichtung wird diese Aufgabe durch die Anordnung einer Messvorrichtung für die Ermittlung der Oberflä­ chengeometrie des Walzbandes im Bereich vor der Treibvorrichtung, deren Messgröße dem Regler zugeführt wird, gelöst. In den Unteransprüchen 2 bis 10 und 12 bis 14 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung angegeben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum lagegerechten Aufwickeln eines Warmbandes in einer Haspelvorrichtung und deren zugehörige Vorrichtung kann in einem Mehrgrößen-Bandlageregelsystem mit Vorsteuerung abgebil­ det werden, dass im wesentlichen aus einem Meßsystem zur Erfassung der Bandoberflächengeometrie und der Bandkantenlage, einem Mehrgrößen- Regler für den Bandzug und die Bandlage, einer Vorsteuerung, die den Ein­ fluss der Oberflächengeometrie des einlaufenden Bandes berücksichtigt, einem Beobachter zur Schätzung der Bandlage auf dem Coil und des Band­ zuges zwischen Treiber und Dorn sowie einer hydraulischen Anstellung der oberen Treibrolle über eine Kraft- und Neigungsregelung besteht.

Vorteilhafterweise ist das Verfahren zum lagegerechten Aufwickeln eines Warmbandes in eine Haspelvorrichtung und deren zugehörige Vorrichtung in bestehende Anlagen unter Ausnutzung der vorhandenen Stellglieder (An­ stellung der Treibrollen, Antriebe von Treibapparat und Dorn) und der mess­ technischen Vorrichtung zur Ermittlung von Bandlage und Bandoberflächen­ geometrie nachrüstbar.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Führungsgröße für den Bandzug der Treibvorrichtung so bemessen wird, dass die vollständige Rückzugüber­ nahme durch die Treibvorrichtung beim Ausfädeln des Walzbandes aus dem letzten Gerüst der Fertigstraße nicht sprunghaft erfolgt, sondern bereits vor Ausfädelung des Bandendes aus dem Fertiggerüst ein stetig differenzierba­ rer Anstieg bis zur vollen Zugübernahme stattfindet. Hierdurch werden er­ folgreich Wickelabsätze im Coil vermieden.

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vor­ richtung sind, dass die Bandoberflächengeometrie im Einlauf zur Haspelvor­ richtung durch eine Vorsteuerung prädiktiv berücksichtigt wird, die Lage des Bandes auf dem Coil durch Beobachter unter Nutzung überprüfbarer physi­ kalischer Modelle geschätzt wird sowie der Bandzug unter Berücksichtigung der einlaufenden Bandoberflächengeometrie und der momentanen Bandlage optimiert wird.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestell­ ten Ausführungsbeispieles des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Endabschnittes eines Auslaufrollgan­ ges mit anschließender Treib- und Haspelvorrichtung für ein Warmband,

Fig. 2 eine Detailansicht der Treibrollen der Treibvorrichtung und

Fig. 3 ein Blockschema eines Regelkreises für eine Mehrgrößenrege­ lung der Bandlage eines Warmbandes im Bereich einer Haspel­ vorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Endabschnittes ei­ nes Auslaufrollganges 1, der eingangsseitig mit einem nicht dargestellten Fertiggerüst einer Warmbandstrasse verbunden ist. Auf dem Auslaufrollgang 2 wird ein fertiggewalztes Warmband 2 in Richtung einer Haspelvorrichtung 3 mit einer vorgeschalteten Treibvorrichtung 4 gefördert. Von der Haspelvor­ richtung ist das Warmband 2 zu Coils 5 aufwickelbar. Die am Ende des Aus­ laufrollganges 1 angeordnete Treibvorrichtung 4 besteht im wesentlichen aus einer unteren Treibrolle 6 und einer oberen Treibrolle 7. Die obere Trei­ brolle 7 ist über nicht dargestellte hydraulische Kolben-/Zylindereinheiten zur Ein- und Verstellung des Spaltes zwischen den Treibrollen 6 und 7 in Rich­ tung der unteren Treibrolle 6 anstellbar sowie seitlich neigbar. In der Fig. 2, die eine Detailansicht der Treibrollen 6 und 7 der Treibvorrichtung 4 zeigt, ist eine geneigte obere Treibrolle 7 sowie ein keilförmiger Treibrollenspalt 17 dargestellt. Die Ausrichtung des einlaufenden Walzbandes 2 in Richtung der Haspelvorrichtung 3 ausschließlich anhand der Neigungsverstellung der Treibrollen 6 und 7 zueinander sowie die mechanischen Grundlangen der hierdurch bewirkbaren Querverschiebung des Warmbandes im Treibrollen­ spalt ist bereits ausführlich in der Würdigung der eingangs angegebenen deutschen Offenlegungschrift DE 38 28 356 A1 erfolgt, die hiermit Be­ standteil der Beschreibung wird. Zusätzlich ist zur Bandlaufstabilisierung ist die untere Treibrolle 6 bombiert ausgebildet.

Die Treibvorrichtung 5 einschließlich deren nicht dargestellter Antriebe hat neben der zuvor beschriebenen Aufgabe das einlaufende Warmband in Richtung der Haspelvorrichtung 3 zu leiten und auszurichten die Aufgaben, den von der Fertigstraße kommenden Anfang des Warmbandes 2 stramm­ zuziehen, die einlaufende Bandspitze in Richtung der Haspelvorrichtung 3 zu leiten und den Rückzug des Warmbandes 2 gegen die Haspelvorrichtung 3 während des Wickelvorganges zu gewährleisten.

Die Haspelvorrichtung 3 besteht im wesentlichen aus einem angetrieben und spreizbaren Dorn 8 zum Aufwickeln des Walzbandes 2 sowie nicht darge­ stellten Andrückrollen und Führungsschalen zur Führung des Walzbandes 2 während des Wickelvorganges. Zur Einleitung des Wickelvorganges wird die Spitze des Warmbandes 2 von den Treibrollen 6 und 7 aus der Ebene des Auslaufrollganges 1 nach unten zum Wickeldorn 8 hin abgelenkt. Dann füh­ ren die Andrückrollen und die Führungsschalen der Haspelvorrichtung 3 den Bandanfang mehrere Male um den sich drehenden Dorn wobei die Seg­ mente des Dorns 8 kontinuierlich gespreizt werden, bis das Walzband 2 kraftschlüssig zu fest aufeinanderliegenden Windungen gewickelt wird. Die wesentlichen Funktionen der Haspelvorrichtung 3 sind, die kraftschlüssige Verbindung von Bandanfang und Dorn 8 zu gewährleisten, das beim Wickeln entstehende Coil 5 zu tragen und das Band 2 während das Wickelns mit de­ finiertem Bandzug zu beaufschlagen.

Des Weiteren sind im Bereich des Endes des Auslaufrollganges 1 an den jeweiligen Enden der Rollen 9 des Auslaufrollganges 1 angeordnete und seitlich an die Kanten 10 des Warmbandes 2 anstellbare Seitenführungslineale 11 vorgesehen, um den Anfang des Warmbandes 2 für das Einlaufen in die Haspelvorrichtung 3 auszurichten. Die Seitenführungslineale 11 sind während des Haspelvorganges geöffnet.

Auch im Bereich des Endes des Auslaufrollganges 1 ist eine Messvorrich­ tung 12 zur Bestimmung der Lage der Kante des Walzbandes 2 sowie eine weitere Messvorrichtung 13 zur Bestimmung der Oberflächengeometrie des Walzbandes 2, insbesondere zum Erkennen einer etwaigen "Säbelform" des Walzbandes 2, angeordnet. Die Messvorrichtungen 12 und 13 sind vorzugs­ weise vor den Seitenführungslinealen 11 und nach der nicht dargestellten Kühlstrecke im Verlauf des Auslaufrollganges 1 angeordnet. Die Messvor­ richtung 13 zur Bestimmung der Oberflächengeometrie des Walzbandes 2 weist einen Projektor 18 und eine Kamera 19 auf und deren Funktion ist be­ reits eingangs im Zusammenhang mit der Würdigung der deutschen Patent­ schrift DE 197 09 992 C1 näher erläutert worden, die hiermit Bestandteil der Beschreibung wird.

Die Fig. 3 zeigt ein Blockschema eines Regelkreises für eine Mehrgrößen­ regelung der Bandlage eines Warmbandes 2 im Bereich einer Haspelvor­ richtung 3. Es ist ersichtlich, dass die Stellgrößen für die Treibrollenanstel­ lung (Soll-Treibrollenneigung) und den Treibrollenantrieb (Soll-Bandzugmo­ ment) mit Hilfe eines Mehrgrößen-Reglers 14 bestimmt werden. Dabei wird der Einfluss der Bandoberflächengeometrie, insbesondere die sogenannte "Säbel"-Form, durch eine Vorsteuerung 15 kompensiert. Für diese Vorsteue­ rung 15 wird aus dem Ergebnis der Bandoberflächengeometriemessung 13 und dem Bandzug ein fiktives Querbiegemoment ermittelt, das durch ent­ sprechende Neigung der oberen Treibrolle 6 kompensiert wird, um ein seitli­ ches Vertreiben des Walzbandes 2 aufgrund der Bandoberflächengeometrie zu vermeiden.

Die Bandlage auf dem Coil, für deren Messung bisher keine im Walzbetrieb realisierbaren Verfahren bekannt sind, und der Bandzug zwischen Treibvorrichtung 5 und Dorn 8 werden mit Hilfe von Beobachtern 16 (modellgesteu­ erte Ermittlung nicht messbarer Größen aus gemessenen Größen) geschätzt und zur Bildung der Regeldifferenzen zurückgeführt. Hierzu wird mittels der Messvorrichtung 17 die Bandkantenlage vor dem Treiber bestimmt.

Als Führungsgrößen werden dem Mehrgrößen-Regler 14 die Soll-Bandkan­ tenlage sowie der Soll-Bandzug zugeführt. Die Führungsgröße für den Band­ zug der Treibvorrichtung 5 ist so konzipiert, dass die vollständige Rück­ zugübernahme durch die Treibvorrichtung 5 beim Ausfädeln des Walzban­ des 2 aus dem letzten Gerüst der Fertigstraße nicht sprunghaft erfolgt, son­ dern ein stetig differenzierbarer Anstieg bis zur vollen Zugübernahme statt­ findet, der bereits beginnt, bevor das Bandende ausgefädelt wird.

Für die modellgestützte Ermittlung (Beobachter 16) des Ist-Bandzuges wer­ den vorzugsweise die Drehzahl der Treiberrollen (6, 7), der Feldstrom und die Feldspannung und der Ankerstrom und die Ankerspannung der die Trei­ berrollen (6, 7) antreibenden Motoren, die Anpreßkraft der Treiberrollen und das Biegemoment des Bandes um die Treiberrollen herangezogen.

Für die modellgestützte Ermittlung (Beobachter 16) der Ist-Lage der Band­ kanten wird vorzugsweise der Bandzug, die Treiberrollenneigung, Bandge­ schwindigkeit, Bandlage vor dem Treiber und Oberflächengeometrie des Walzbandes herangezogen.

Die Regelung des Antriebs des Dorns 8 erfolgt über eine Drehzahlregelung mit unterlagerter Drehmoment- und Stromregelung. Zur Regelung der Mo­ tormomente werden die spezifischen Banddaten vorgegeben. Damit wird erreicht werden, dass der Bandzug dem Bandquerschnitt angepasst und über die Bandlänge konstant ist. Die Regelung der Antriebe der Treibrollen 6 und 7 erfolgt über eine Geschwindigkeitsregelung mit unterlagerter Stromre­ gelung. Die hydraulische Anstellung der oberen Treibrolle 7 erfolgt über eine Kraft- und Neigungsregelung.

Claims (14)

1. Verfahren zum lagegerechten Aufwickeln eines Metallbandes in einer Haspelvorrichtung, wobei das Metallband, insbesondere gewalztes Warmband, über eine Treibvorrichtung mit Treibrollen der Haspelvor­ richtung zugeführt wird, über einen Regler die Treibrollen mittels Stell­ gliedern für eine Veränderung des Treibrollenspaltes relativ zueinander neigbar sind und dem Regler als Messgröße und als Soll-Füh­ rungsgröße die Lage der Kante des Metallbandes vor der Treibvorrich­ tung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen­ geometrie des Metallbandes (2) als Messgröße ermittelt und dem Regler (14) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die er­ mittelte Oberflächengeometrie des Warmbandes (2) einer Vorsteue­ rung (15) zugeführt wird, die dem Regler (14) nachgeschaltet und der Ansteuerung der Stellglieder der Treibrollen (6, 7) für die Änderung des Treibrollenspaltes (17) vorgeschaltet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächengeometrie des Warmbandes (2) vor der Zuführung des Warmbandes (2) zu der Treibvorrichtung (4) ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, dass dem als Mehrgrößen-Regler (14) ausgebildeten Regler als weitere Führungsgröße der Soll-Bandzug zwischen den Treibrollen (6, 7) und der Haspelvorrichtung (3) zugeführt wird und von dem Regler (14) hiermit der Treibrollenantrieb und die Einstellung des Treibrollen­ spaltes (17) angesteuert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll- Bandzug derart vorgewählt verändert wird, dass vor Ausfädeln des Warmwalzgutes (2) aus einem der Treibvorrichtung (4) vorgeschalteten Fertigwalzgerüst die Rückzugskraft der Treibrollen (6, 7) für das von der Haspelvorrichtung (3) aufgewickelte Metallband (2) stetig bis zur vollen Übernahme der Rückzugskraft nach Ausfädeln des Metallbandes (2) gesteigert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ist-Bandzug zwischen den Treibrollen (6, 7) und der Haspelvor­ richtung (3) über eine modellgestützte Ermittlung aus messbaren Grö­ ßen bestimmt wird und dem Mehrgrößen-Regler (14) als Messgröße zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die modellgestützte Ermittlung (Beobachter 16) des Ist-Bandzuges vor­ zugsweise die Drehzahl der Treiberrollen (6, 7), der Feldstrom und die Feldspannung und der Ankerstrom und die Ankerspannung der die Treiberrollen (6, 7) antreibenden Motoren, die Anpreßkraft der Treiber­ rollen und das Biegemoment des Bandes um die Treiberrollen heran­ gezogen werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, dass die Ist-Lage der Bandkanten des von der Haspelvorrichtung (3) aufgewickelten Bandes über eine modellgestützte Ermittlung (Beob­ achter 16) aus messbaren Größen bestimmt wird und dem Mehrgrö­ ßenregler als Messgröße zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die modellgestützte Ermittlung (Beobachter 16) der Ist-Lage der Bandkan­ ten vorzugsweise der Bandzug, die Treiberrollenneigung, Bandge­ schwindigkeit, Bandlage vor dem Treiber und Oberflächengeometrie des Walzbandes herangezogen werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, dass der Treibrollenspalt (17) mittels einer Kraft- und Neigungsre­ gelung der Treibrollen (6, 7) eingestellt wird.

11. Vorrichtung zum lagegerechten Aufwickeln eines Metallbandes, insbe­ sondere eines gewalzten Warmbands in einer Haspelvorrichtung, ins­ besondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, mit einer der Haspelvorrichtung das Warmband zuführenden Treibvorrichtung mit zueinander neigbaren Treibrollen, mit Stellgliedern und einem Regler hierfür für eine Veränderung des Treibrollenspaltes und der hierdurch bewirkten Beeinflussung der seitlichen Lage des Warmbandes und mit einer Messvorrichtung zur Ermittlung der Lage der Kante des Warmbandes vor der Treibvorrichtung, deren Messwerte dem Regler zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich vor der Treibvorrichtung (4) eine Messvorrichtung (13) für die Ermittlung der Oberflächengeometrie des Walzbandes (2) angeordnet ist, deren Messgröße dem Regler (14) zugeführt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler als Mehrgrößen-Regler (14) ausgebildet ist, dem die Soll-Band­ kantenlage und der Soll-Bandzug zugeführt werden.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (14) mit einem Beobachter-Baustein (16) verknüpft ist, über den modellgestützt aus messbaren Größen der Ist-Bandzug zwi­ schen den Treibrollen (6, 7) und der Haspelvorrichtung (3) bestimmbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Regler (14) mit einem Beobachter-Baustein (16) verknüpft ist, über den modellgestützt aus messbaren Größen die Ist- Lage der Bandkanten (9) des von der Haspelvorrichtung (3) aufgewic­ kelten Bandes (2) bestimmbar ist.