ATBECHDEDKESFRGBGRITLILUNLSEMCPTIESILTLVFIROMKCYALTRBGCZEEHUPLSKBAHRIS..MTNORSMESM..................
J
DIM360 Ver 2.15 (14 Jul 2008) - 1100000/0
2305393
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
20110406
EP
10177045.1
20100916
de
de
de
102009047822
20090930
DE
20110406
201114
20110406
201114
B21C 47/00 20060101AFI20110218BHEP
B65H 23/195 20060101ALI20110218BHEP
de
Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Antriebs
en
Method and device for regulating a drive
fr
Procédé et dispositif destinés au réglage d'un entraînement
9a
Seekamp, Erik
101203034
57 785 XX
Kapellenstrasse 30
53773 Hennef
DE
Seekamp, Erik
Kapellenstrasse 30
53773 Hennef
DE
Schwabe - Sandmair - Marx
101207693
Patentanwälte Stuntzstraße 16
81677 München
DE
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln eines Haspelantriebs, vorzugsweise für ein Kaltwalzwerk, wobei eine winkelbezogene Information (ϕ) und eine wegstreckenbezogene Information (s) gemessen werden, und ein Haspelschlag (11) mittels der winkelbezogenen Information (ϕ) und der wegstreckenbezogenen Information (s) kompensiert wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln eines Antriebs, insbesondere eines Haspelantriebs oder Walzenantriebs, vorzugsweise für ein Kaltwalzwerk.
Bei der Herstellung von metallischen Bändern in Walzwerken ist die Dicke des gewalzten Bandes unter anderem von der während des Walzvorgangs auf das Band ausgeübten Zugkraft abhängig. Eine Unrundheit des Haspels, um welchen das Band auf- oder abgewickelt wird, oder ein Haspelschlag, oder eine Unrundheit einer Walze oder Rolle, um welche das Band geführt wird, kann jedoch zu unerwünschten Schwankungen der Zugkraft auf das Band und somit der Banddicke führen. Zum Erzielen einer möglichst gleichbleibenden Banddicke ist es daher wichtig, Schwankungen der Zugkraft bedingt durch den Haspelschlag oder die Unrundheit der Walze oder Rolle so weit wie möglich zu reduzieren.
Aus der EP 0 477 422 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung eines Walzwerkhaspels bekannt mit einem Antriebsmotor unter Verwendung eines Regelkreises mit einem Zugregler und eines weiteren Regelkreises mit einem Drehzahlregler. Der Drehzahlregler bildet aus einer ihm zugeführten Differenz zwischen einem Drehzahlistwert und einem Drehzahlsollwert des Antriebsmotors einen Momentsollwert für den Antriebsmotor. Der Zugregler bildet als Ausgangssignal den Drehzahlsollwert. Hierbei wird die Drehzahlregelung durch den Regelkreis der Zugregelung durch den Regelkreis unterlagert.
Aus der DE 42 43 045 C2 ist eine Regelung für ein Kaltband-Walzwerk, insbesondere für NE-Metalle wie Aluminium, bekannt. Das Kaltband-Walzwerk umfasst zumindest ein geregelt verstellbares Walzgerüst, in dem das Band durch eine regelbare Walzkraft verformt wird und mit Elektromotoren ausgerüstete regelbare Haspeln, wobei zwischen Haspeln und Walzgerüst oder gegebenenfalls zwischen weiteren Gerüsten, ein geregelter Bandzug eingestellt wird. Die Walzkraft wird, voreilend geregelt, in Abhängigkeit von der Stichabnahme in vorausberechneter Größe konstant gehalten, zum Erreichen einer konstanten Banddicke über die Bandlänge. Die Walzkraft jedes Walzgerüsts, die Walzgeschwindigkeit und der Bandzug werden aufeinander abgestimmt, wobei die Bandgeschwindigkeit zwischen abwickelndem Haspel und dem ersten Walzgerüst derart beeinflusst wird, dass der Massenfluss durch das Walzwerk je Zeiteinheit konstant ist.
Aus der DE 40 10 352 A1 ist ein Verfahren bekannt zum Verbessern der Banddickentoleranz an auf einem Kaltbandwalzwerk gewalzten Band, das auf einem nachgeordneten, haspelzuggesteuerten Auf- und Abwickelhaspel aufgecoilt beziehungsweise von diesem abgecoilt wird. Um die Banddickentoleranzen zu verbessern, wobei auch die schädlichen Haspelzugschwankungen unterdrückt werden, werden periodisch auftretende Haspelzugschwankungen erfasst und das aufbereitete Signal dieser Haspelzugschwankungen als Vorsteuerung dem Haspelzug und/oder der Banddickenregelung überlagert.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, das Regeln eines Antriebs, insbesondere eines Haspelantriebs, zum Ausgleichen von durch Unrundheit eines Haspels, einer Walze oder einer Rolle bedingten Störungen effizienter durchzuführen.
Vorstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf vorteilhafte Weiterbildungen gerichtet.
Ein Verfahren, welches erfindungsgemäß zum Regeln eines Antriebs, insbesondere eines Haspelantriebs, vorzugsweise für ein Kaltwalzwerk, vorgesehen ist, umfasst folgende Schritte: Messen einer winkelbezogenen Information und einer wegstreckenbezogenen Information, und Kompensieren eines Wellen- oder Haspelschlags mittels der winkelbezogenen Information und der wegstreckenbezogenen Information. Das Verfahren kann in einer Vielzahl von industriellen Arbeitsumgebungen verwendet werden, beispielsweise in einem Walzwerk, zum Beispiel einem Kalt- oder Warmwalzwerk, einer Scherenanlage, einer Bandanlage oder einer Förderbandanlage.
In einem Walzwerk kann ein Haspel oder Coil oder Wickel zum Auf- oder Abwickeln eines vorzugsweise als Metallband ausgebildeten Bandes verwendet werden. Hierbei kann ein Abwickelhaspel das Band für eine Weiterverarbeitung, beispielsweise mittels Walzen, zur Verfügung stellen und/oder ein Aufwickelhaspel kann ein bereits verarbeitetes Band aufwickeln. Das Metallband kann zum Beispiel ein Eisen- oder Stahlband sein. Es können auch andere bandförmige Materialien verwendet werden, wie zum Beispiel Nichtedelmetall oder Kunststoff.
Eine Unrundheit des Haspels, hervorgerufen beispielsweise durch ein Einspannen des Bandes in einen Haspelschlitz, durch ein nicht zentriertes Auflegen oder durch eine erste Windung des Bandes auf dem Haspel, falls zum Beispiel ohne Schlitz gewickelt wird, kann periodische Störungen oder einen Haspelschlag verursachen. Die Störungen können darin bestehen, dass beim Drehen des Haspels mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit aufgrund der Unrundheit des Haspels periodische Schwankungen der auf das Band wirkenden Zugkraft und folglich periodische Schwankungen der Banddicke des gewalzten Bandes auftreten.
Eine Unrundheit von Presswalzen, zwischen welchen das Band geführt wird, und/oder eine Unrundheit einer Umlenkrolle, über welche das Band geführt wird, können auch periodische Schwankungen der Banddicke verursachen. Die Erfindung kann außer für den Haspelschlag auch für eine Kompensation von Störungen aufgrund von Unrundheiten anderer Walzen oder Rollen, wie zum Beispiel Presswalzen, Drehwalzen, Arbeitswalzen, oder Stützwalzen, verwendet werden. Alles was am Beispiel des Haspelschlags ausgeführt wird gilt auch für eine Kompensation von Störungen aufgrund von Unrundheiten anderer Walzen oder Rollen.
Erfindungsgemäß kann aus der gemessenen winkelbezogenen Information und der gemessenen wegstreckenbezogenen Information eine Regelgröße ermittelt werden, welche dem Haspelantrieb zugeführt werden kann, wodurch der Haspelantrieb zum Ausgleichen der periodischen Störungen oder zum Kompensieren des Haspelschlags geregelt oder gesteuert werden kann. Insbesondere kann eine Kompensation des Haspelschlags so vorgenommen werden, dass eine Ansteuerung des Auf- oder Abwickelns des Bandes, insbesondere die Ansteuerung eines Motors zum Drehen eines Haspels, so durchgeführt wird, dass trotz vorliegender Unrundheit die auf das abgewickelte oder aufzuwickelnde Band wirkende Zugkraft konstant gehalten wird. Vorteilhafterweise ist zum Regeln keine Messung der auf das Band wirkenden Zugkraft nötig. Zugkraftmessungen sind im Allgemeinen technisch sehr anspruchsvoll und folglich auch sehr teuer und zudem störanfällig und ungenauer als Messungen der winkelbezogenen und wegstreckenbezogenen Information.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Haspelantrieb einen, vorzugsweise elektrischen, Motor umfassen, welcher den Haspel antreibt. Hierbei können ein Gesamtdrehmoment des Haspelantriebs mit oder ohne Haspel oder des Motors und/oder eine Drehzahl des Haspels zum Kompensieren des Haspelschlags oder zum Kompensieren von durch Unrundheit des Haspels hervorgerufenen Schwankungen einer auf das Band wirkenden Zugkraft erhöht oder gesenkt werden.
Das Gesamtdrehmoment des Haspelantriebs und/oder die Drehzahl des Haspels können insbesondere als Führungsgrößen oder Sollwerte einer Drehmomentregelung oder Drehzahlregelung des Haspelantriebs verwendet werden, vorzugsweise um eine Größe betreffend eine Bewegung eines um den Haspel auf- oder abzuwickelnden Bandes, beispielsweise die auf das Band wirkende Zugkraft oder eine Geschwindigkeit des Bandes, konstant zu halten.
Die Unrundheit des Haspels kann zum Beispiel mit einer funktionalen Abhängigkeit des Haspelradius von einem Drehwinkel des Haspels beschrieben werden. So kann der Radius eines unrunden Haspels in einem ersten störungsfreien Winkelbereich einen ersten oder regulären Radiuswert und in einem zweiten störbehafteten Winkelbereich einen zweiten, gegenüber dem regulären Radiuswert überhöhten, Radiuswert aufweisen, wobei der zweite Winkelbereich beispielsweise kleiner als 1 Grad oder 10 Grad sein kann und der erste Winkelbereich sich über 360 Grad minus dem zweiten Winkelbereich erstrecken kann.
Beim Drehen des unrunden Haspels mit einer konstanten Drehgeschwindigkeit oder unter Einwirkung eines konstanten Gesamtdrehmoments würde beim Ab- oder Aufrollen des Bandes über den zweiten Winkelbereich, in welchem der Haspel einen überhöhten Radiuswert oder Unrundheit aufweist, eine höhere Zugkraft auf das Band wirken oder eine Schwankung der Zugkraft auftreten. Um der Schwankung der Zugkraft entgegenzuwirken oder um den Haspelschlag zu kompensieren, kann das Gesamtdrehmoment beim Ab- oder Aufrollen des Bandes über den zweiten Winkelbereich gesenkt werden gegenüber dem Wert des Gesamtdrehmoments beim Ab- oder Aufrollen des Bandes über den ersten ungestörten Winkelbereich, beispielsweise mittels Reduzieren eines Motorstroms, so dass die auf das Band wirkende Zugkraft konstant bleibt. Bei einem Weiterdrehen des Bandes und folglich beim Ab- oder Aufrollen des Bandes über den ersten Winkelbereich, in welchem der Haspel einen regulären Radiuswert aufweist, kann das Gesamtdrehmoment wieder erhöht werden.
Zur Kompensation des Haspelschlags oder zum Ausgleichen der Störungen aufgrund der Unrundheit des Haspels kann eine funktionale Abhängigkeit einer Drehbeschleunigung des Haspels oder eines Gesamtdrehmoment des den Haspel antreibenden Motors von der winkelbezogenen Information und wegstreckenbezogenen Information ermittelt werden. Zum Einstellen des auf Basis dieser funktionalen Abhängigkeit ermittelten Gesamtdrehmoments des Motors, welcher den Haspel dann so antreibt, dass der Haspelschlag kompensiert wird, kann eine Stellgröße der Regelung, beispielsweise ein Motorstrom, verwendet werden.
Die funktionale Abhängigkeit der Drehbeschleunigung des Haspels von der winkelbezogenen und wegstreckenbezogenen Information basiert darauf, dass der Drehwinkel des Haspels als Funktion der Wegstrecke des Bandes und die Drehbeschleunigung des Haspels als eine zweifache Ableitung des Drehwinkels nach der Zeit gebildet werden können.
Somit kann auf Basis der winkelbezogenen und wegstreckenbezogenen Information ein geeigneter Wert für das Gesamtdrehmoment des den Haspel antreibenden Motors ermittelt werden, wodurch der Haspelschlag kompensiert werden kann.
Sofern eine Unrundheit der Presswalzen, zwischen welche das Band geführt wird, zu kompensieren ist, kann die Unrundheit der Presswalzen mittels Regeln eines oder mehrerer vertikaler hydraulischer Zylinder kompensiert werden, wobei eine vertikale Position der Presswalzen mittels der Zylinder geändert oder angepasst werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform können ein einstellbares Grunddrehmoment und ein berechnetes Zusatzdrehmoment, insbesondere als Teile der Führungsgröße der Drehmomentregelung des Haspelantriebs, verwendet werden. Das einstellbare Grunddrehmoment kann beispielsweise über eine Bedienkonsole eigestellt werden. Hierbei kann das einstellbare Grunddrehmoment für einen störungsfreien Betrieb des Haspels oder einen Betrieb des Haspels ohne Haspelschlag eingestellt oder festgelegt werden und das Zusatzdrehmoment kann zum Kompensieren von durch Haspelschlag verursachten Störungen in einem störungsbehafteten Betrieb des Haspels oder einen Betrieb des Haspels mit Haspelschlag ermittelt werden.
Das zum Kompensieren des Haspelschlags benötigte Zusatzdrehmoment und das einstellbare Grunddrehmoment können überlagert werden, um das Gesamtdrehmoment zu erzeugen. Das Gesamtdrehmoment kann damit als Führungsgröße der Drehmomentregelung des Haspelantriebs verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die winkelbezogene Information als ein Drehwinkel und/oder eine Drehgeschwindigkeit und/oder eine Drehbeschleunigung des Haspels gemessen werden. Der Drehwinkel des Haspels kann kontinuierlich oder zum Beispiel als eine Zeitreihe mit diskreten, vorzugsweise äquidistanten, Werten bereitgestellt werden. Die Drehgeschwindigkeit und/oder Drehbeschleunigung können auch aus dem Drehwinkel ermittelt werden, vorzugsweise mittels einfacher oder mehrfacher Differentiation nach der Zeit. Es kann auch allein die Drehgeschwindigkeit oder Drehbeschleunigung gemessen werden, wobei die restlichen Größen kontinuierlich oder aus der als Zeitreihe gemessenen Größe errechnet oder ermittelt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die wegstreckenbezogene Information als eine Wegstrecke und/oder Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Bandes gemessen werden. Die Wegstrecke kann kontinuierlich oder als eine Zeitreihe mit diskreten, vorzugsweise äquidistanten, Werten bereitgestellt werden. Die Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Bandes können auch aus der Wegstrecke ermittelt werden, vorzugsweise mittels einfacher oder mehrfacher Differentiation nach der Zeit. Es kann auch allein die Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Bandes gemessen werden, wobei die restlichen Größen aus der kontinuierlichen oder als Zeitreihe gemessenen Größe errechnet oder ermittelt werden.
Vorzugsweise werden ausschließlich eine wegstreckenbezogene Information und eine winkelbezogene Information gemessen, wobei gegebenenfalls keine weiteren Größen oder Informationen gemessen werden. Die wegstreckenbezogene Information kann folgende Größen betreffen: Eine Wegstrecke (s) und/oder Geschwindigkeit (v) und/oder Beschleunigung des Bandes. Hierbei kann jede der wegstreckenbezogenen Informationen, allein oder in Kombination mit zumindest einer weiteren wegstreckenbezogenen Information, gemessen werden. Die winkelbezogene Information kann folgende Größen betreffen: Ein Drehwinkel und/oder eine Drehgeschwindigkeit und/oder eine Drehbeschleunigung des Haspels, der Walze oder Rolle. Hierbei kann jede der winkelbezogenen Informationen, allein oder in Kombination mit zumindest einer weiteren winkelbezogenen Information, gemessen werden.
Die Messungen der Größen betreffend die wegstreckenbezogene Information können an mehreren Stellen, vorzugsweise gleichzeitig, ausgeführt werden. Hierbei können an den Messstellen jeweils die gleiche Größe, beispielsweise die Wegstrecke oder Geschwindigkeit oder Beschleunigung des Bandes gemessen werden. Es können an den Messstellen jeweils auch unterschiedliche Größen gemessen werden, beispielsweise die Wegstrecke und Geschwindigkeit oder die Wegstrecke und Beschleunigung.
Gleiches gilt für die Messungen der Größen betreffend die winkelbezogene Information.
Vorzugsweise können numerische Werte der winkelbezogenen und/oder der wegstreckenbezogenen Information zum Erzielen einer stabilen Regelung des Haspelantriebs geglättet werden, beispielsweise mittels eines Filters und/oder eines gleitenden Durchschnitts und/oder einer Mittelwertbildung über eine Mehrzahl von Drehperioden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die winkelbezogene Information an einer Motorachse des Haspelantriebs und/oder an einer Haspelwelle und/oder an dem Haspel und/oder an dem Band in einem Umschlingungsbereich des Haspels und/oder an einer Drehachse einer Umlenkrolle und/oder an einer Welle einer Drehwalze gemessen werden. Die Messung kann an einer oder mehreren Stellen ausgeführt werden. Messwerte, welche aus an mehreren Stellen ausgeführten Messungen erhalten werden, können zum Überführen in einen einheitlichen Wertebereich standardisiert werden, beispielsweise auf einen Wertebereich einer einzigen Messstelle, zum Beispiel an der Motorachse, mittels einer vorzugsweise linearen Transformation umgerechnet werden. Durch die Standardisierung kann eine Vergleichbarkeit der an unterschiedlichen Stellen mittels Messungen gewonnenen Zeitreihen oder Messwerte untereinander erzielt werden.
Die winkelbezogene Information kann auch direkt aus der Stellgröße der Regelung, beispielsweise einem Motorstrom, oder aus einem vom Motor bereitgestellten Signal ermittelt werden. Es kann auch ein Haspelantrieb oder ein Walzwerk zum Messen der winkelbezogenen Information nachgerüstet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann die wegstreckenbezogene Information an dem Band in einem Bereich außerhalb des Umschlingungsbereichs des Haspels gemessen werden. Der Bereich kann vorzugsweise vor dem Haspel (bei einem Aufwickelhaspel) oder nach dem Haspel (bei einem Abwickelhaspel) und/oder zwischen dem Haspel und einer Umlenkrolle und/oder zwischen einer Umlenkrolle und einer Drehwalze liegen.
Die wegstreckenbezogene Information kann auch an dem Band in dem Umschlingungsbereich des Haspels über eine Messung einer Dicke des umwickelten Haspels gemessen werden. Die Messung kann an einer oder mehreren Stellen ausgeführt werden. Messwerte, welche aus an mehreren Stellen ausgeführten Messungen erhalten werden, können standardisiert werden zum Überführen der Messwerte in einen einheitlichen Wertebereich.
Sofern die Messungen der winkelbezogenen Information und/oder der wegstreckenbezogenen Information an mehreren Stellen ausgeführt werden, wodurch mehrere Zeitreihen erhalten werden, können die erhaltenen Messwerte für eine Konsistenzkontrolle der Messungen und/oder für eine Mittelwertbildung über mehrere Messorte verwendet werden. Bei der Mittelwertbildung kann aus den Werten mehrerer Zeitreihen eine einzige, resultierende Zeitreihe für die winkelbezogene Information und/oder die wegstreckenbezogene Information bereitgestellt werden. Die Mittelwertbildung kann auch als gewichtete Mittelwertbildung ausgeführt werden, wobei eine Gewichtung von der Messzuverlässigkeit einer Messung und/oder von einem Signal/Rauschverhältnis der Messwerte abhängen kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann mittels der winkelbezogenen Information und wegstreckenbezogenen Information eine funktionale Abhängigkeit des Drehwinkels ϕ des Haspels von der Wegstrecke s des Bandes als ϕ(s) ermittelt werden. Aus der winkelbezogenen und wegstreckenbezogenen Information kann auch eine funktionale Abhängigkeit der Wegstrecke s von dem Drehwinkel ϕ als s(ϕ) ermittelt werden. Zum Ermitteln der funktionalen Abhängigkeit des Drehwinkels von der Wegstrecke können die Messungen des Drehwinkels und der Wegstrecke synchron ausgeführt werden, so dass jedem der diskreten oder kontinuierlichen Zeitwerte ein Drehwinkelwert und ein Wegstreckenwert zugeordnet werden. Dadurch kann dem Drehwinkelwert direkt der Wegstreckenwert zugeordnet werden, so dass die Zeit als unabhängige Variable eliminiert werden kann und ein direkter Zusammenhang zwischen Drehwinkel und Wegstrecke hergestellt werden kann. Die funktionalen Abhängigkeiten zwischen Wegstrecke und Drehwinkel sowie die gemessene oder errechnete winkelbezogene Information und die gemessene oder errechnete wegstreckenbezogene Information dienen dem Berechnen oder Ermitteln eines zum Kompensieren des Haspelschlags benötigten Zusatzdrehmoments aus der funktionalen Abhängigkeit des Drehwinkels von der Wegstrecke und/oder der funktionalen Abhängigkeit der Wegstrecke von dem Drehwinkel und/oder der winkelbezogenen Information und/oder der wegstreckenbezogenen Information. Vorzugsweise werden die Werte einer einzigen oder auch zweier oder mehrerer vorherigen zum Beispiel vollständigen (360°) Umdrehungen verwendet, um den Haspelschlag zu kompensieren. Beispielsweise kann die gemessene Unrundheit oder Schwankung der Geschwindigkeit oder der Gleichmäßigkeit des vom Band zurückgelegten Weges und damit des Bandzuges als Näherungswert für die in der aktuellen Umdrehung auftretende Schwankung angesehen und zur Kompensation zum Beispiel durch Veränderung des Antriebsdrehmoments und/oder der Antriebsdrehzahl verwendet werden.
Falls Drehwinkel und Wegstrecke asynchron und/oder nicht äquidistant gemessen werden, beispielsweise zum Vereinfachen des Messaufbaus, können die Messwerte rechnerisch synchronisiert und/oder äquidistant angeordnet werden. Dazu können die diskreten Messwerte zu kontinuierlichen Verläufen interpoliert werden. Der kontinuierliche Verlauf des Drehwinkels und der kontinuierliche Verlauf der Wegstrecke können anschließend synchron abgetastet werden, wobei die Abtastung gegebenenfalls in äquidistanten Zeitabständen durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise wird die funktionale Abhängigkeit des Drehwinkels ϕ des Haspels von der Wegstrecke s des Bandes als funktionale Approximation ϕ(s) ermittelt. Eine solche Approximation kann beispielsweise in Form eines Polynoms oder einer Polynomreihe, beispielsweise einer diskreten Fourier-Reihe, dargestellt werden. Hierzu können numerische Wertereihen des Drehwinkels ϕ und der Wegstrecke s dazu verwendet werden, den Drehwinkel ϕ in Abhängigkeit von der Wegstrecke s beispielsweise als Polynom anzunähern oder zu approximieren oder darzustellen.
Alternativ kann auch eine funktionale Abhängigkeit des Drehwinkels ϕ von der Zeit t oder eine funktionale Abhängigkeit der Wegstrecke s von der Zeit t in Form einer Approximation ϕ(t) oder s(t), beispielsweise einer Polynomapproximation, einer Fourier-Reihe, eines neuronalen Netzes oder eines auf Fuzyy-Logic basierenden Netzes, ermittelt werden. Hierbei können die gegenseitigen Abhängigkeiten ϕ(s) oder s(ϕ) aus den Approximation ϕ(t) und s(t) ermittelt werden.
Mittels der funktionale Approximationen ϕ(s) oder s(ϕ), beziehungsweise ϕ(t) und s(t), können die Größen zum Regeln des Haspelantriebs oder des Motors errechnet werden, beispielsweise gemäß der Gleichung (1). Die hierzu notwendigen Ableitungen oder Differentialquotienten können entweder analytisch oder numerisch ermittelt werden.
Die Regelung kann ausschließlich auf Basis von entweder einer Funktion ϕ(s) des Winkels von der Wegstrecke oder einer Funktion s(ϕ) der Wegstrecke vom Winkel durchgeführt werden. Alternativ kann die Regelung ausschließlich auf Basis einer Funktion ϕ(t) des Winkels von der Zeit und einer Funktion s(t) der Wegstrecke von der Zeit durchgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das zum Kompensieren des Haspelschlags benötigte Zusatzdrehmoment am Haspelantrieb in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Bandes, von der funktionalen Abhängigkeit des Drehwinkels des Haspels von der Wegstrecke des Bandes, von der ersten Ableitung der funktionalen Abhängigkeit, von der zweiten Ableitung der funktionalen Abhängigkeit oder von einem Trägheitsmoment des Motors und/oder des Haspels ermittelt werden. Für das Zusatzdrehmoment des Haspelantriebs oder des Motors gilt die folgende Gleichung:
Δ
M
t
=
J
⋅
s
⁢
t
2
⋅
φ
s
t
+
s
t
⋅
φ
s
t
Die in der Gleichung (1) verwendeten Größen haben folgende Bedeutungen:
- ΔM(t): Zusatzdrehmoment des Motors in Abhängigkeit von der Zeit t;
- J: Trägheitsmoment des Motors und/oder des Haspels;
- s(t): Wegstrecke in Abhängigkeit von der Zeit t;
- ϕ(s): funktionale Abhängigkeit des Drehwinkels von der Wegstrecke s;
- ṡ(t), (t): erste, zweite Ableitung der Wegstrecke s nach der Zeit t;
- ϕ̇(s), ϕ̈(s) : erste, zweite Ableitung des Drehwinkels ϕ nach der Wegstrecke s.
Gemäß der Gleichung (1) ist das Zusatzdrehmoment des Motors dann ungleich Null, wenn eine Beschleunigung des Bandes ungleich Null oder ein Haspelschlag vorliegt.
Gemäß einer Ausführungsform kann die winkelbezogene Information und wegstreckenbezogene Information jeweils in mindestens einem Schieberegister oder Ringspeicher oder Speicher abgelegt oder gespeichert werden. In das mindestens eine Schieberegister oder den mindestens einen Ringspeicher oder den Speicher können vorzugsweise Werte, beispielsweise die winkelbezogene Information und/oder wegstreckenbezogene Information und/oder die funktionale Abhängigkeit des Drehwinkels von der Wegstrecke und/oder das Zusatzdrehmoment des Motors sowie andere berechnete und/oder gemessene Werte betreffend eine aktuelle oder die letzte vollständige Umdrehung des Haspels davor gespeicherte Werte überschreiben. Dadurch kann das Schieberegister zum Beispiel nach Abschluss einer vollen Umdrehung des Haspels, nur Werte betreffend die aktuelle, eben abgeschlossene Umdrehung des Haspels enthalten. Vor Abschluss der vollen Umdrehung kann das Schieberegister allerdings auch Werte der vorherigen Umdrehung des Haspels enthalten. Es können auch Werte betreffend mehrere Umdrehungen gespeichert werden. Die gespeicherten Informationen können zum Berechnen oder Ermitteln des zum Kompensieren des Haspelschlags benötigten Zusatzdrehmoments am Haspelantrieb verwendet werden.
Vorteilhafterweise können eine Vielzahl von Schieberegistern zum Ablegen von Messdaten und/der Zwischen- und/oder Engergebnissen verwendet werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Zusatzdrehmoment am Haspelantrieb betreffend die aktuelle Umdrehung des Haspels mittels der winkelbezogenen Information und wegstreckenbezogenen Information betreffend eine vorherige Umdrehung des Haspels bestimmt werden. Aufgrund des periodischen oder quasi-periodischen Verlaufs der winkelbezogenen Information und wegstreckenbezogenen Information stimmt der Verlauf für die vorherige Umdrehung des Haspels genau oder weitgehend oder näherungsweise mit dem Verlauf für die aktuelle Umdrehung des Haspels überein. Für jede Umdrehung des Haspels kann auch das Zusatzdrehmoment am Haspelantrieb gespeichert werden, so dass für einen Ausgleich der durch Haspelschlag bedingten Störungen betreffend die aktuelle Umdrehung des Haspels die gespeicherten Werte des Zusatzdrehmoments betreffend eine vorherige Umdrehung des Haspels verwendet werden können.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Zusatzdrehmoment zum Kompensieren von durch einen Haspelschlag hervorgerufenen Störungen erzeugt werden, welche periodisch mit einer Haspeldrehperiode auftreten. Die Größe des Zusatzdrehmoments kann so ermittelt werden, dass eine durch den Haspelschlag der vorherigen Umdrehung erzeugte Störung durch das Zusatzdrehmoment hätte kompensiert werden können, wobei das Zusatzdrehmoment vor Auftreten des zu erwartenden Haspelschlags angelegt wird, vorzugsweise um einen variablen Vorhalt von weniger als 0,1% oder 1% oder 10% der Haspeldrehperiode
Das Zusatzdrehmoment am Haspelantrieb kann zu einem Zeitpunkt während der aktuellen Umdrehung des Haspels ermittelt werden, welcher einen Zeitabstand zu einer durch den Haspelschlag bedingten Störung der vorherigen Umdrehung des Haspels aufweist. Hierbei kann der Zeitabstand um den variablen Vorhalt kleiner als die Haspeldrehperiode gewählt werden, so dass um den variablen Vorhalt vor der zu erwartenden Störung das Zusatzdrehmoment zum Kompensieren der Störungen berechnet wird. Abhängig von dem berechneten Zusatzdrehmoment kann die Stellgröße der Regelung, beispielsweise der Motorstrom, zum Einstellen des Zusatzdrehmoments ebenfalls um den variablen Vorhalt vor der zu erwartenden Störung geändert oder angepasst werden. Der variable Vorhalt kann insbesondere dazu ausgelegt sein, Signallaufzeiten und/oder Reaktionszeiten elektromechanischer Komponenten wie zum Beispiel des Motors und/oder von Stellgliedern derart zu kompensieren, dass insbesondere der Zeitpunkt für die Erzeugung oder Anpassung des Zusatzdrehmoments möglichst mit dem Zeitpunkt für das Auftreten der Störung übereinstimmt.
Während eines Betriebs, in welchem keine Störungen auftreten, also beim Ab- oder Aufrollen des Bandes über den ersten, ungestörten Winkelbereich, in welchem der Haspel einen regulären Radiuswert aufweist, kann die Führungsgröße der Drehmomentregelung einen regulären Wert aufweisen. Beim Ab- oder Aufrollen des Bandes über den zweiten, störbehafteten Winkelbereich, in welchem der Haspel einen gegenüber dem regulären Radiuswert überhöhten Radiuswert aufweist, kann der Führungsgröße der Drehmomentregelung ein gegenüber dem regulären Wert geänderter zum Beispiel größerer oder kleinerer Wert zugewiesen werden.
Betrachtet man einen zeitlichen Verlauf des Haspelradius beim Ab- oder Aufrollen des Bandes von oder auf dem Haspel, so weist der Haspelradius in dem gestörten Winkelbereich eine Überhöhung auf. Der zeitliche Verlauf des Zusatzdrehmoments gemäß Gleichung (1) kann einen zeitlichen Verlauf aufweisen, welcher um einen Zeitabstand oder Vorhalt dem zeitlichen Verlauf des Haspelradius vorauseilt, jedoch mit einem zeitverschobenen Verlauf des Haspelradius korreliert oder vorzugsweise dazu direkt proportional ist. Der zeitliche Verlauf des Haspelradius entspricht einem zeitlichen Verlauf der durch Haspelschlag bedingten Störung.
Das Zusatzdrehmoment kann zu einem Zeitpunkt erzeugt werden, welcher einen festlegbaren oder wählbaren Zeitabstand zu einer durch den Haspelschlag bedingten Störung der vorherigen Umdrehung des Haspels aufweist. Der Zeitabstand kann als eine zeitliche Differenz zwischen einem Maximum des zeitlichen Verlaufs des Zusatzdrehmoments während der aktuellen Umdrehung und einem Maximum des zeitlichen Verlaufs der durch den Haspelschlag bedingten Störung während der vorherigen Umdrehung gebildet werden. Der Zeitabstand kann auch als eine zeitliche Differenz zwischen einem Beginn der Überhöhung im zeitlichen Verlauf des Zusatzdrehmoments während der aktuellen Umdrehung und einem Beginn der Überhöhung im zeitlichen Verlauf der Störung während der vorherigen Umdrehung gebildet werden.
Der Zeitabstand zwischen dem Zusatzdrehmoment und der durch den Haspelschlag der vorherigen Umdrehung bedingten Störung kann um den Vorhalt kleiner als die Haspeldrehperiode gewählt werden. Damit eilt für die aktuelle Umdrehung des Haspels das Zusatzdrehmoment der zu erwartenden durch Haspelschlag bedingten Störung um den Vorhalt voraus.
Der Vorhalt kann variabel festgelegt werden, damit er während des Betriebs des Walzwerks zur Verbesserung oder Optimierung der Haspelschlagkompensation oder der dazugehörenden Regelung gegebenenfalls angepasst werden kann. Als Startwert einer iterativen Anpassung des Vorhalts kann der Vorhalt den Wert Null oder einen experimentell ermittelten Wert aufweisen. Während des Betriebs kann der Vorhalt zum Minimieren der Beschleunigung des Bandes adaptiv oder iterativ geändert oder angepasst werden.
Eine adaptive Anpassung des Vorhalts während der Betriebszeit des Walzwerks kann mittels eines, vorzugsweise rekurrenten, oder gegebenenfalls Feedforward, neuronalen Netzes erzielt werden.
Die winkelbezogene und wegstreckenbezogene Information können auch zum Kompensieren von Unrundheiten von Presswalzen oder zum Regeln einer vertikalen Position der Presswalzen verwendet werden, zwischen welche das Band zum Pressen durchgeführt wird. Die vertikale Position der Presswalzen, Arbeitswalzen oder Stützwalzen kann vorzugsweise mittels hydraulischen Zylindern oder hydraulischen Linearmotoren oder elektromagnetischen Lineannotoren festgestellt oder verändert oder angepasst werden.
Gemäß einer Ausführungsform können die zu diskreten Zeitpunkten aus diskreten Werten des Drehwinkels ermittelte diskrete Drehgeschwindigkeit und/oder diskreten Drehbeschleunigung als Funktionen der diskreten Wegstrecke, einer um einen Versatz verschobenen diskreten Wegstrecke zugeordnet werden. Das Zuordnen dient dem Ermitteln der funktionalen Abhängigkeit des zum Kompensieren des Haspelschlags benötigten Zusatzdrehmoments am Haspelantrieb von der winkelbezogenen Information und wegstreckenbezogenen Information. So kann ein erster diskreter Drehwinkel einer ersten diskreten Wegstrecke zugeordnet werden. Ein dem ersten diskreten Drehwinkel nachfolgender, zweiter diskreter Drehwinkel kann einer der ersten diskreten Wegstrecke nachfolgenden, zweiten diskreten Wegstrecke zugeordnet werden.
Ein diskreter Wert der Drehgeschwindigkeit kann somit der Mitte zwischen der ersten und der zweiten Wegstrecke zugeordnet werden. Der dazugehörende Versatz beträgt die Hälfte der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Wegstrecke. Ein diskreter Wert der Drehbeschleunigung kann entweder der Mitte zwischen der ersten und der zweiten Wegstrecke oder der zweiten Wegstrecke zugeordnet werden. Der dazugehörende Versatz beträgt entweder die Hälfte der Differenz oder die volle Differenz zwischen der ersten und der zweiten Wegstrecke.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Gesamtdrehmoment, bei einer durch den Haspelschlag bedingte Störung, zum Regeln des Haspelantriebs wie folgt geändert werden: Bei einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Bandes und/oder einem Auftreten einer Beschleunigung des Bandes und/oder einer Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Motors und/oder einem Auftreten einer Drehbeschleunigung des Motors, kann das Gesamtdrehmoment um das Zusatzdrehmoment reduziert werden. Nach Abklingen der durch den Haspelschlag bedingten Störung, also bei einer Reduktion der Geschwindigkeit des Bandes vorzugsweise auf den Wert vor Auftritt der Störung und/oder einer Verringerung der Beschleunigung des Bandes vorzugsweise auf den Wert Null und/oder einer Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Motors vorzugsweise auf den Wert vor Auftritt der Störung und/oder einer Verringerung der Drehbeschleunigung des Motors vorzugsweise auf den Wert Null, kann das Gesamtdrehmoment erhöht werden, vorzugsweise auf seinen Wert vor Auftreten der durch den Haspelschlag bedingten Störung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln eines Haspelantriebs, insbesondere in einem Kaltwalzwerk. Die Vorrichtung ist für einen Einsatz in einer Vielzahl von Arbeitsumgebungen geeignet, beispielsweise in einem Warmwalzwerk, einer Scherenanlage, einer Bandanlage oder eine Förderbandanlage.
Die Vorrichtung umfasst einen Drehsensor, einen Wegsensor und eine Recheneinheit. Der Drehsensor, welcher ein Drehsensorsignal ausgeben kann, ist zum Messen einer winkelbezo-genen Information ausgebildet. Der Wegsensor, welcher ein Wegsensorsignal ausgeben kann, ist zum Messen einer wegstreckenbezogenen Information ausgebildet. Die Vorrichtung kann auch eine Vielzahl von Drehsensoren und/oder Wegsensoren umfassen, welche vorzugsweise an unterschiedlichen Stellen positioniert sind.
Die Recheneinheit ist mit dem Drehsensor, dem Wegsensor und dem Haspelantrieb gekoppelt oder koppelbar. Ferner ist die Recheneinheit dazu ausgebildet, aus der winkelbezogenen Information und der wegstreckenbezogenen Information eine als Zusatzdrehmoment ausgebildete Führungsgröße oder einen Sollwert zum Steuern oder Regeln des Haspelantriebs zu berechnen und auszugeben. Mittels der Führungsgröße kann der Haspelantrieb einen Haspelschlag oder durch eine Unrundheit des Haspels hervorgerufene Störungen kompensieren, wobei die Kompensation insbesondere gemäß dem oben dargestellten Verfahren ausführbar ist.
Die Vorrichtung kann eine Drehzahlregelung des Haspelantriebs und/oder eine Drehmomentregelung des Haspelantriebs und/oder eine Geschwindigkeitsregelung des Bandes umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Drehsensor einen Inkrementalgeber, und/oder einen Absolutwertgeber, und/oder ein Potentiometer, und/oder einen Wiegand-Sensor und/oder ein Gyroskop umfassen.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Drehsensor zum Messen der winkelbezogenen Information an einer Motorachse des Haspelantriebs und/oder an einer Haspelwelle und/oder an dem Haspel und/oder an dem Band in einem Umschlingungsbereich des Haspels und/oder an einer Drehachse einer Umlenkrolle und/oder an einer Welle einer Drehwalze angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Wegsensor einen Inkrementalgeber und/oder Absolutwertgeber umfassen.
Bei dem in einem Drehsensor und/oder Wegsensor eingesetzten Inkrementalgeber oder Absolutwertgeber kann eine Messung mittels Zählen von Impulsen durchgeführt werden. Gemäß einer Ausführungsform kann der Wegsensor an dem Band in einem Umschlingungsbereich des Haspels angeordnet sein zum Messen der wegstreckenbezogenen Information mittels einer Messung einer Dicke des umwickelten Haspels. Der Wegsensor kann auch an dem Band auch in einem Bereich außerhalb des Umschlingungsbereichs des Haspels angeordnet sein, wobei der Bereich vorzugsweise vor dem Haspel (bei einem Aufwickelhaspel) oder nach dem Haspel (bei einem Abwickelhaspel) und/oder zwischen dem Haspel und einer Umlenkrolle und/oder zwischen der Umlenkrolle und einer drehenden Walze oder Drehwalze liegen kann.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung mindestens einen Filter umfassen, beispielsweise einen Tiefpassfilter, zum Erzielen einer stabilen Regelung des Haspelantriebs mittels Glätten numerischer Werte, insbesondere der winkelbezogenen und/oder wegstreckenbezogenen Information. Der mindestens eine Filter kann eingangsseitig mit dem Drehsensor und/oder Wegsensor und ausgangseitig mit der Recheneinheit gekoppelt sein.
Die vorliegende Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Dabei zeigt:
Fig. 1a
eine Seitenansicht eines ersten Haspels mit Unrundheit,
Fig. 1b
eine Seitenansicht eines zweiten Haspels mit Unrundheit,
Fig. 2
eine Prinzipdarstellung eines Haspels ohne Unrundheit,
Fig. 3
einen Verlauf eines Drehwinkels ϕ des Haspels ohne Unrundheit in Abhängigkeit von einer Wegstrecke s eines Bandes,
Fig. 4
eine Prinzipdarstellung eines Haspels mit Unrundheit,
Fig. 5
einen Verlauf eines Drehwinkels ϕ des Haspels mit Unrundheit in Abhängigkeit von der Wegstrecke s eines Bandes,
Fig. 6
eine Messanordnung zum Messen des Drehwinkels ϕ eines Haspels und des Dreh- winkels s eines Bandes,
Fig. 7
eine Prinzipdarstellung für die Ermittlung der Ableitung des Drehwinkels nach der Wegstrecke
dφ
ds
,
Fig. 8
eine Prinzipdarstellung für die Ermittlung der Ableitung der Drehgeschwindigkeit nach der Wegstrecke
dΩ
ds
,
Fig. 9a
eine Prinzipdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Regelung zum Kompen- sieren des Haspelschlags,
Fig. 9b
eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Regelung zum Kom- pensieren des Haspelschlags,
Fig. 9c
einen Verlauf eines Gesamtdrehmoments zum Kompensieren einer durch einen Has- pelschlag bedingten Störung und einen Verlauf einer Bandgeschwindigkeit, welche aufgrund des Haspelschlags variiert, in Abhängigkeit von der Zeit und dem Dreh- winkel des Haspels, und
Fig. 10
eine Messanordnung zum Messen des Drehwinkels ϕ eines Haspels und der Wegstrecke s eines Bandes in einem Kaltwalzwerk.
In Fig. 1a und Fig. 1b sind typische Formen eines Haspelschlags 10 gezeigt. Die Kompensation des Haspelschlags 10 betrifft das Erfassen von Unrundheiten an Wickelhaspeln und bandführenden Rollen. Unrundheiten werden hauptsächlich durch den eingespannten Bandanfang im Klemmschlitz 12 eines Haspels 10 oder durch einen Windungssprung 14 der ersten Lage auf dem Haspel 10 hervorgerufen. Unrundheiten bei Rollen entstehen durch nicht zentriert Montage oder verformte Querschnitte.
Der Haspelschlag 11 kann durch das Einspannen des Bandes 13 in den Klemmschlitz 11 (Fig. 1a) oder durch den Windungssprung 14 der ersten Windung entstehen, wenn ohne Schlitz gewickelt wird (Fig. 1b). Erfindungsgemäß wird die Form und Position am Durchmesser von Walzwerkhaspeln zur Ausregelung erfasst.
Die Unrundheiten stören die gleichmäßige Geschwindigkeit bzw. den Bandzug des auflaufenden oder ablaufenden Bandes 13. Während eines Zughaspelbetriebs an einem Walzwerk, das die Bandgeschwindigkeit vorgibt, wirkt sich die Unrundheit als pulsierende Bandzugabweichung und damit als Dickenfehler im Band 13 aus. Bei einem geschwindigkitsgercgelten Haspelbetrieb wirkt sich die Unrundheit in Form eines Geschwindigkeitsfehlers aus.
Der Zusammenhang zwischen der ab- oder aufgewickelten Bandlänge (Bahnlänge) oder Wegstrecke s von einem Haspel 10 oder der Umschlingung um eine Rolle und dem Drehwinkel ϕ wird durch die Gleichung s = ϕ · r beschrieben, wobei r der aktuelle Radius ist. Bei einem konstanten Radius gemäß Fig. 2 stellt der funktionale Verlauf des Drehwinkels ϕ in Abhängigkeit von s eine Gerade dar (Fig. 3).
Der Radius kann sich, wie in Fig. 4 gezeigt, über einen Winkelverlauf von 0 bis 2π ändern. Der Winkel ϕ ist dann, wie in Fig. 5 gezeigt, eine Funktion der gewickelten Strecke s, d.h. ϕ = f(s), Ziel ist es den Zusammenhang zwischen der Funktion ϕ = f(s) und der gewünschten Kompensation zu berechnen.
Zunächst ist ϕ = f(s) als nicht zeitabhängig Funktion bekannt. Die Strecke oder Wegstrecke s des gewickelten oder umschlungenen Bandes ist eine Funktion der Zeit: s = f(t). Somit ergibt sich
φ
=
f
s
=
f
s
t
Die Winkelgeschwindigkeit Ω lässt sich als erste Ableitung nach der Zeit bestimmen:
dφ
dt
=
φ
t
=
Ω
t
=
s
t
⋅
φ
s
t
Der erste Term der Gleichung (3) entspricht der aktuellen Bandgeschwindigkeit ṡ(t) = v(t) und der zweite Term der ersten Ableitung der Funktion ϕ = f(s) an der Stelle t. Für einen idealen Kreis gilt ϕ(s) = const..
Zur Berechnung der Winkelbeschleunigung wird die o. a. Funktion zum zweiten Mal differenziert. Es ergibt sich:
dΩ
dt
=
φ
t
=
s
⁢
t
2
⋅
φ
s
t
+
s
t
⋅
φ
s
t
Hierbei zeigt sich, dass der erste Summand in der Gleichung (4), die Bandgeschwindigkeit v(t) zum Quadrat und die zweite Ableitung des Winkels nach der Strecke der Funktion ϕ = f(s) darstellt. Der zweite Summand entspricht der Bandbeschleunigung multipliziert mit der ersten Ableitung der ϕ = f(s) an der Stelle t. Aus den gewonnen Zusammenhängen kann bei bekanntem Verlauf ϕ = f(s)eine Kompensation der Unrundheit erreicht werden.
Bei einem Idealen Kreis ist ϕ(s) = const. und damit ϕ(s) = 0. Der Erste Term entfällt und die Beschleunigung des Winkels ist nur vom Radius und von der Bahnbeschleunigung abhängig.
Bei Wicklern oder Rollen muss die Massenträgheit bei Unrundheit oder bei Bahnbeschleunigung kompensiert werden. Die Berechnung des Zusatzmomentes M wird mit der Gleichung
M
=
j
⋅
dΩ
dt
beschrieben, wobei J dem Massenträgheitsmoment entspricht und
Ω
=
dφ
dt
der Winkelgeschwindigkeit.
Die Beziehung zwischen s und ϕ muss nun im Betrieb für eine Umdrehung aufgenommen werden. Es kann die Funktion ϕ(s) mit einem digitalen X-Y-Schreiber aufgenommen und anschließend mathematische bearbeitet werden. In der Praxis kann die Auswertung direkt in einer Steuerungs- oder Regelungseinheit ausgeführt werden.
Die Strecke s und der Winkel ϕ muss nun im Betrieb für eine Umdrehung aufgenommen werden um bei der nächsten Umdrehung als Kompensationswert mit entsprechendem Vorhalt eingeprägt zu werden.
Der Haspel 10 oder die Rolle wird in Winkelsegmente Δϕ unterteilt. Jedem Segment wird eine Berechnung
dφ
ds
,
also der ersten Ableitung ϕ nach s, zugeordnet. Alle Segmente werden gleichgroß gewählt.
Gemäß Fig. 6 wird die Unrundheit über zwei Impulsgeber (Inkrementalgeber oder Absolutwertgeber) gemessen. Der eine Geber ist mit dem Band 13 gekoppelt (Drehwalze, Tachorolle) und bildet die Bahnstrecke oder Wegstrecke s ab. Der andere Geber ist Idealerweise der Drehzahlgeber des Motors oder ist separat direkt an der Welle befestigt und überträgt den verstrichenen Winkel und definiert die Segmente.
Hierzu werden folgende Messgeräte verwendet: Impulsgeber am Band 13 für die Wegstrecke s, und Impulsgeber des wickelnden Antriebes für den Drehwinkel ϕ.
Gemäß Fig. 7 wird nach dem Durchlauf eines Segmentes die gemessene Wegstrecke s_2 - s_1 des Bandes 13 mit den zugehörigen Winkelimpulsen ϕ_2 - ϕ_1 in der Form
dφ
ds
=
φ
2
- φ
1
s
2
- s
1
verrechnet. Das Wertepaar 1 steht zu Beginn der Messung, das Wertepaar 2 am Ende der Messung des Segmentes. Das Ergebnis wird zum Auslesen bei der nächsten Umdrehung in ein Schieberegister, gelistet in der Segmentreihenfolge, abgelegt. In dieser Form wird der komplette Umfang des Haspels 10 über eine Umdrehung abgelegt. Das Schieberegister ist als Ringspeicher ausgeführt, so dass nach einer Umdrehung die Werte überschrieben werden. Bei ungenauen Messungen können auch mehrere Umdrehungen gemittelt werden.
Zur Berechnung der zweiten Ableitung werden gemäß Fig. 8 zwei benachbarte Segmente differenziert und in einem weiteren, gleich aufgebauten Schieberegister, gespeichert. Um den Versatz zwischen Messtrecke und Lagewinkel bei der zweiten Ableitung zu minimieren, sollte für die Berechnung das vorherige Segment benutzt werden. Für die zweite Ableitung gilt
dΩ
ds
=
Ω
2
- Ω
1
s
2
- s
1
.
Da für einen Winkelbereich nur ein Berechnungswert existiert wird dieser auf den Mittelpunkt zwischen zwei Messungen verschoben. Der Versatz berechnet sich als Mittelwert
s
2
- s
1
2
.
Ferner wird das Schieberegister mit einem variablen Vorhalt ausgestattet. Dieser variable Vorhalt berücksichtigt die Laufzeiten und Reaktionszeiten der Steuerungen und Stellglieder. Hierüber kann ebenso der oben beschriebene Versatz ausgeglichen werden, falls dieser bei der Berechnung nicht berücksichtigt wird.
Zur Kompensation der Geschwindigkeit bei drehzahlgeregelten Antrieben, bzw. zur Momentenkompensation bei drehmomentgeführten Antrieben werden die beiden Schieberegister unter Berücksichtigung des Vorhaltes mit der Bahngeschwindigkeit und mit der Bahnbeschleunigung verknüpft.
In Fig. 9a ist eine Prinzipdarstellung einer Regelung zum Kompensieren des in Fig. 1a, Fig. 1b gezeigten Haspelschlags 11. Ein Grunddrehmoment M_0 wird an eine Bedienkonsole 35 vorgegeben oder eingestellt. Das einstellbare Grunddrehmoment M_0 ist für einen störungsfreien Betrieb des Haspels 10 oder einen Betrieb des Haspels 10 ohne Haspelschlag 11 vorgesehen.
Ein Motor oder Haspelantrieb 24 treibt den gegebenenfalls unrunden Haspel 10 an, von welchem das Band 13 abgewickelt wird. An einer Achse des Motors wird über einen als Impulsgeber oder Absolutwertgeber ausgebildeten Drehsensor 28 der Drehwinkel ϕ des Haspels gemessen. Über einen als Laser oder Absolutwertgeber ausgebildeten Wegsensor 30 wird die Wegstrecke s oder eine Oberflächengeschwindigkeit des Bandes gemessen. Die gemessenen Werte des Drehwinkels ϕ und der Wegstrecke s werden anschließend der Recheneinheit 33 zugeführt.
Aus dem Drehwinkels ϕ und der Wegstrecke s berechnet die Recheneinheit 33 ein Zusatzdrehmoment ΔM gemäß Gleichung (1), welches mit dem einstellbaren Grunddrehmoment M_0 zu einem Gesamtdrehmoment M_{soll} überlagert wird. Das Gesamtdrehmoment M_{soll} wird dem Regler 31 als Führungsgröße eines als Drehmomentregler ausgebildeten Reglers 31 zugeführt. Der Regler 31 ermittelt einen Strom i_0+Δi, welcher als Stellgröße des Reglers 31 dem Motor 24 zum Anpassen eines am Haspel 10 ausgeübten Drehmoments M_{ist} zugeführt wird, wobei das ausgeübte Drehmoment M_{ist} als Regelgröße oder Istwert des Reglers 31 ausgebildet ist.
Der Strom i_0+Δi umfasst einen Grundstrom i_0 und einen Zusatzstrom Δi, wobei der Grundstrom i_0 zum Einstellen des ausgeübten Drehmoments M_{ist} in einem störungsfreien Betrieb des Haspels 10 oder einen Betrieb des Haspels 10 ohne Haspelschlag 11 ausgebildet ist, und der Zusatzstrom Δi zum Einstellen des Zusatzdrehmoments ΔM in einen störungsbehafteten Betrieb des Haspels 10 oder einen Betrieb des Haspels 10 mit Haspelschlag 11 ausgebildet ist. Das mittels des Zusatzstroms Δi, erhöhte oder reduzierte, ausgeübte Drehmoment M_{ist} des Motors 24 ist dazu ausgebildet, durch den Haspelschlag 11 verursachte Schwankungen des Zugs auf die Bahn 13 zu kompensieren. Zugleich wird das ausgeübte Drehmoment M_{ist} zurück an den Regler 31 zurückgeführt, so dass dem Regler sowohl die Führungsgröße M_{soll} als auch die Regelgröße M_{ist} vorliegt, woraus der Regler 31 eine optimale, möglichst verzögerungsfreie Anpassung der Regelgröße M_{ist} an die Führungsgröße M_{soll} durchführen kann.
Im Fall eines perfekt runden Haspels 10, also eines Haspels 10 ohne Unrundheit oder Haspelschlag 11, betragen das Zusatzdrehmoment ΔM und der Zusatzstrom Δi jeweils den Wert Null. Der Regler 31 passt in diesem Fall das ausgeübte Drehmoment M_{ist} am Haspelantrieb 24 an das vorgegebene Grunddrehmoment M_0 an.
Fig. 9b zeigt eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform einer Regelung zum Kompensieren des Haspelschlags. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform in Fig. 9a dadurch, dass in der Ausführungsform gemäß Fig. 9b eine Drehzahl n_0 des Motors 24 oder Haspels 10 an der Bedienkonsole 35 vorgegeben oder eingestellt wird. Die Recheneinheit 33 ist dazu ausgebildet, eine Zusatzdrehzahl Δn auf Basis des Drehwinkels ϕ und der Wegstrecke s zu berechnen, wobei sich Δn aus der Gleichung (3) gemäß der Beziehung Ω=2πn oder aus der Gleichung (1) gemäß der Beziehung
Δn
=
Δ
⁢
M
2
⁢
πj
ermitteln lässt. Die in der Bedienkonsole eingegebene Vorgabedrehzahl n_0 und die Zusatzdrehzahl Δn werden zur Gesamtdrehgeschwindigkeit n_{soll} überlagert, welche als Führungsgröße des als Drehzahlreglers ausgebildeten Reglers 31 zugeführt wird. Die am Haspelantrieb 24 gemessene oder ausgeübte Drehzahl n_{ist} ist als Regelgröße oder Istwert des Reglers 31 ausgebildet.
Fig. 9c zeigt einen Verlauf eines auf den Motor 24 ausgeübten Drehmoments M_{ist} zum Kompensieren einer durch einen Haspelschlag 11 bedingten Störung sowie einen Verlauf einer Bandgeschwindigkeit v, welche aufgrund des Haspelschlag 11 variiert, in Abhängigkeit von der Zeit t und dem Drehwinkel ϕ des Haspels 10.
Fig. 10 zeigt eine Messanordnung zum Messen des Drehwinkels ϕ eines Haspels und der Wegstrecke s eines Bandes in einem Kaltwalzwerk. Das Band 13 wird von dem Haspel 10 abgewickelt, über die Umlenkrolle 40 zwischen die Arbeitswalzen 42 geführt. Zwischen den Arbeitswalzen 42 wird das Material in der Fließscheibe 46 umgeformt. Auf das Band 13 können Zugschwankungen aufgrund einer Unrundheit des Haspels 10 auftreten.
Zum Regeln der Haspelschlag bedingten Störungen wird mittels eines Impulsgebers 17 der Drehwinkel ϕ und/oder die Drehzahl des Motors 24 gemessen. Ein weiterer Impulsgeber 17 zur Erfassung der Wegstrecke s des Bandes ist an der Umlenkrolle 40 positioniert, wobei die Wegstrecke s aus der gemessenen Drehzahl der Umlenkrolle ermittelt wird. Ferner ist ein Impulsgeber 17 zur Messung der Drehzahl oder des Drehwinkels der Drehwalze 44 vorgesehen.
Die Wegstrecke s des Bandes wird an dem Band 13 mittels eines Lasersensors 39 erfasst, welcher zwischen der Umlenkrolle 40 und den Drehwalzen 42 positioniert ist.
Der Haspelschlag wirkt bei üblichen Walzgeschwindigkeiten in Größenordnungen deutlich unter 100 Millisekunden aus und kann über direkte Zugregelungen nur unzureichend kompensiert werden. Erfindungsgemäß wird eine angepasste Totzeitregelung zur Kompensation des Haspelschlags verwendet. Hierzu werden die, in der Regel vorhandenen Impulsgeber am Haspelmotor und an den Umlenkrollen verwendet. Diese Messungen sind sehr stabil und erfordern keinen zusätzlichen Aufwand. Als Option zu den Umlenkrollen- Impulsgebern wird der Impulsgeber am Walzmotor verwendet.
Von einer Drehwalze werden über ein Getriebe die Walzendurchmesser mit Stichabnahme die Bandgeschwindigkeit erfasst. Der Vorteil ist, dass ein Messgeber oder Sensor fest mit dem Band 13 verbunden und direkt mit dem Drehgeber des jeweiligen Haspels 10 verspannt ist. Die Bandgeschwindigkeit kann auch über eine Lasermessung erfasst werden.
Zugmessungen sind wegen des großen Zugbereiches, von z.B. etwa 1 : 20 überlastempfindlich, wartungsintensiv und im unteren Bereich ungenauer. Wegen teilweise außermittiger Bandauflage infolge von Planheitsfehlern, sind Messeinrichtungen an beiden Rollenseiten erforderlich. Erfindungsgemäß wird keine Bandzugmessung verwendet.
Der Haspelschlag betrifft Ab- und Aufhaspeln. Gemäß Fig. 10 sind bei Kaltwalzwerken die Haspeln 10 vor und hinter den Walzenständern als Zughaspeln angeordnet. Durch einen partiell größeren Radius am Haspeldurchmesser (Haspelschlag) erhöht sich der Zug des strammen Bandes 13 zwischen Walzenständer und Haspel 10. Diese Zugerhöhung wirkt sich als Fehler in der Banddicke aus. Die Erfindung erfasst den Haspelschlag und korrigiert die dadurch entstehenden Zugfehler des Haspels 10 und /oder die Anstellung des Walzgerüstes.
Die Erfassung der Zugänderung erfolgt unter Verwendung der für andere Regelaufgaben meist bereits erforderlichen, messstabilen Geber und Einrichtungen für das Walzwerk. Erfindungsgemäß wird die Unrundheit ohne zusätzliche Hilfsmittel wie Zugmesseinrichtungen ermittelt, und bei einer Drehmomentregelung wird ein Zusatzdrehmoment ΔM dem Haspel 10 als Kompensation aufgeschaltet oder bei Drehzahlregelung eine Drehzahlkorrektur durchgeführt.
Da der Impulsgeber 17 nicht direkt am zu messenden Objekt (Haspel 10), sondern am Motor 24 angeordnet ist, der mit dem Haspel 10 über ein Getriebe 32 verbunden ist, muss die Motorumdrehung auf die Haspelumdrehung (ϕ) umgerechnet werden. Dazu ist eine Impulsanpassung 48 an das Getriebe 32 vorgesehen. Eine Haspelumdrehung entspricht zum Beispiel 2,354 Motorumdrehungen, das heißt der Getriebestufe. Somit ist die Drehzahl des Bandes 50 als Umdrehung (Winkel) des Haspels 10 aufzufassen, welche aus der Motorumdrehung und Getriebeübersetzung abgeleitet ist.
Die Impulsanpassung 52 an v-Band, ebenso wie die Impulsanpassung 48 an das Getriebe zeigen, dass die physikalischen Rohsignale aus der Umlenkrolle oder dem Walzenencoder noch umgerechnet werden müssen. So entsprechen beispielsweise 1000 Walzmotorimpulse bei einem Walzendurchmesser vom 312mm einer Bandlänge (s) von 243,56mm.

Bezugszeichenliste
ϕ
Drehwinkel des Haspels oder der Walze oder der Rolle
Ω
Drehgeschwindigkeit des Haspels oder der Walze oder der Rolle
s
Wegstrecke des Bandes
f(s)
Funktion des Weges
s_1, s_2, s_3
erste, zweite, dritte Wegstrecke
J
Trägheitsmoment des Motors und/oder des Haspels oder der Walze oder Rolle
M_0
einstellbares Grunddrehmoment
M_{soll}
Gesamtdrehmoment, Führungsgröße der Drehmomentregelung
M_{ist}
ausgeübtes Drehmoment, Regelgröße oder Istwert der Drehmomentregelung
ΔM
Zusatzdrehmoment
Δi
Zusatzstrom, Anteil der Stellgröße der Drehmoment- oder Drehgeschwindigkeits- regelung
i_0
Grundstrom, Anteil der Stellgröße der Drehmoment- oder Drehgeschwindigkeits- regelung
n_0
in der Bedienkonsole eingegebene Vorgabedrehzahl des Motors
Δn
Zusatzdrehzahl des Motors
n_{soll}
Gesamtdrehzahl, Führungsgröße der Drehzahlregelung
n_{ist}
ausgeübte Drehzahl, Regelgröße oder Istwert der Drehzahlregelung
v
Geschwindigkeit des Bandes
t
Zeit
T_H
Drehperiode, Haspeldrehperiode
10
Haspel
11
Haspelschlag
12
Klemmschlitz
13
Band
14
Windungssprung
16
Impulsgeber für den Drehwinkel
17
Impulsgeber für die Drehzahl
18
Impulsgeber für die Wegstrecke
19
Schieberegister für
dφ
ds
-Werte
20
Schieberegister für Ω-Werte
22
Schieberegister für
d
⁢
Ω
ds
-Werte
24
Motor, Antrieb, Haspelantrieb
28
Drehsensor
30
Wegsensor
31
Regler, Drehmomentregler, Drehgeschwindigkeitsregler
32
Getriebe
33
Recheneinheit
34
Umfangstakt
35
Bedienkonsole
36
Sensor für Messung der Dicke des Bandes auf dem Haspel, der Walze oder der Rolle
38
Laser-Sensor für Messung der Geschwindigkeit
39
Laser-Sensor für Messung der Wegstrecke
40
Umlenkrolle
42
Arbeitswalze, Drehwalze
44
Stützwalze
46
Fließscheide
48
Impulsanpassung an Getriebe
50
Drehzahl des Bandes
52
Impulsanpassung an v-Band
1. Verfahren zum Regeln eines Antriebs, vorzugsweise für einen Haspel (10) oder eine Walze (42,44) oder eine Rolle (40), insbesondere für ein Kaltwalzwerk, wobei
- eine winkelbezogene Information (ϕ) und eine wegstreckenbezogene Information (s) gemessen werden, und
- eine Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10), vorzugsweise ein Haspelschlag (11), mittels der winkelbezogenen Information (ϕ) und der wegstreckenbezogenen Information (s) kompensiert wird.
2. Verfahren zum Regeln eines Antriebs, vorzugsweise für einen Haspel (10) und/oder mindestens eine Walze (42, 44) oder eine Rolle (40), wobei auf den Haspel (10) ein Band (13) aufgewickelt und/oder von dem Haspel (10) das Band (13) abgewickelt und/oder durch die Walze (42, 44) oder die Rolle (40) das Band geführt wird, vorzugsweise für ein Kaltwalzwerk, wobei
- periodische, durch eine Unrundheit des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder der Rolle (40) hervorgerufene Störungen, insbesondere Schwankungen einer auf das Band (13) wirkenden Zugkraft, mittels Ermitteln oder Erfassen einer winkelbezogenen Information (ϕ) und einer wegstreckenbezogenen Information (s) erkannt werden, und
- der Antrieb mittels der winkelbezogenen (ϕ) und wegstreckenbezogenen Information (s) zum Ausgleichen der Störungen geregelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Gesamtdrehmoment (M_{soll}) des Antriebs (24) und/oder eine Drehzahl (n_{soll}) des Antriebs (24) zum Kompensieren des Haspelschlags (11), oder zum Kompensieren von durch Unrundheit des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle (40) hervorgerufenen Schwankungen einer auf das Band (13) wirkenden Zugkraft, erhöht oder gesenkt werden und insbesondere als Führungsgrößen oder Sollwerte einer Drehmomentregelung oder Drehzahlregelung des Antriebs (24) verwendet werden, vorzugsweise um eine Größe betreffend eine Bewegung eines um den Haspel (10), die Walze (42, 44) oder Rolle (40) auf- oder abzuwickelnden Bandes (13), beispielsweise die auf das Band (13) wirkende Zugkraft oder eine Geschwindigkeit des Bandes, konstant zu halten.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein zum Beispiel über eine Bedienkonsole (35) einstellbares Grunddrehmoment (M_0) und ein berechnetes Zusatzdrehmoment (ΔM) als Teile der Führungsgröße der Drehmomentregelung des Antriebs (24) verwendet werden, das einstellbare Grunddrehmoment (M_0) für einen störungsfreien Betrieb des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle (40) oder einen Betrieb des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder der Rolle (40) ohne Unrundheit eingestellt oder vorgegeben wird, und das Zusatzdrehmoment (ΔM) zum Kompensieren von durch eine Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10) verursachten Störungen in einen störungsbehafteten Betrieb des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder der Rolle (40) oder einen Betrieb des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder der Rolle (40) mit Unrundheit ermittelt wird, wobei
- das zum Kompensieren der Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10) benötigte Zusatzdrehmoment (ΔM) und das einstellbare Grunddrehmoment (M_0) überlagert werden, um das Gesamtdrehmoment (M_{soll}) als Führungsgröße oder Sollwert der Drehmomentregelung des Antriebs (24) zu erzeugen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- als winkelbezogene Information ein Drehwinkel (ϕ) und/oder eine Drehgeschwindigkeit (Ω) und/oder eine Drehbeschleunigung des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle (40) gemessen werden, und/oder
- als wegstreckenbezogene Information eine Wegstrecke (s) und/oder Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Bandes (13) gemessen werden, und/oder
- die winkelbezogene Information (ϕ) an einer Motorachse des Antriebs (24) und/oder an einer Welle des Haspels, der Walze (42, 44) oder Rolle und/oder an dem Haspel (10), der Walze (42, 44) oder Rolle und/oder an dem Band (13) in einem Umschlingungsbereich des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle und/oder an einer Drehachse einer Umlenkrolle (40) und/oder an einer Welle einer Drehwalze (42) gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die wegstreckenbezogene Information (s) an dem Band (13)
- in dem Umschlingungsbereich des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle über eine Messung einer Dicke des umwickelten Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle gemessen wird, und/oder
- in einem Bereich außerhalb des Umschlingungsbereichs des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle gemessen wird, und der Bereich vorzugsweise vor oder nach dem Haspel (10) und/oder zwischen dem Haspel (10) und einer Umlenkrolle (40) und/oder zwischen einer Umlenkrolle (40) und einer Drehwalze (42) liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine funktionale Abhängigkeit (ϕ(s)) des Drehwinkels (ϕ) von der Wegstrecke (s) oder eine funktionale Abhängigkeit (s(ϕ)) der Wegstrecke (s) von dem Drehwinkel (ϕ) ermittelt wird mittels der gemessenen oder errechneten winkelbezogenen Information und der gemessenen oder errechneten wegstreckenbezogenen Information, zum Berechnen oder Ermitteln eines zum Kompensieren der Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10) benötigten Zusatzdrehmoments (ΔM) am Antrieb (24) aus der funktionalen Abhängigkeit (ϕ(s)) des Drehwinkels (ϕ) von der Wegstrecke (s) und/oder der funktionalen Abhängigkeit (s(ϕ)) der Wegstrecke (s) von dem Drehwinkel (ϕ) und/oder der winkelbezogenen Information und/oder der wegstreckenbezogenen Information.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zum Kompensieren der Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10) benötigte Zusatzdrehmoment (ΔM) am Antrieb (24) gemäß der Gleichung
Δ
⁢
M
t
=
J
⋅
s˙
⁢
t
2
⋅
φ¨
s
t
+
s¨
t
⋅
φ˙
s
t
ermittelt wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (ṡ(t)) und Beschleunigung (s̈(t)) des Bandes (13), von der ersten Ableitung der funktionalen Abhängigkeit (ϕ̇(s(t))) des Drehwinkels (ϕ) von der Wegstrecke (s), von der zweiten Ableitung der funktionalen Abhängigkeit (ϕ̈(s(t))) des Drehwinkels (ϕ) von der Wegstrecke (s) und von einem Trägheitsmoment (J) des Motors (24) mit von der Motorwelle bewegten mechanischen Antriebskomponenten.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die winkelbezogene Information (ϕ) und wegstreckenbezogene Information (s) jeweils in mindestens einem Schieberegister (19, 20, 22) oder Ringspeicher oder Speicher abgelegt oder gespeichert werden, worin vorzugsweise Werte betreffend eine aktuelle oder die letzte vollständige Umdrehung des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle (40) davor gespeicherte Werte überschreiben, um die gespeicherte Information (ϕ, s) zum Ermitteln eines zum Kompensieren der Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10) benötigten Zusatzdrehmoments (ΔM) am Antrieb (24) einzusetzen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das Zusatzdrehmoment (ΔM) am Antrieb (24) betreffend die aktuelle Umdrehung des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle (40) mittels der winkelbezogenen Information (ϕ) und wegstreckenbezogenen Information (s) betreffend eine vorherige Umdrehung des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle (40), zum Regeln des Antriebs (24) bestimmt wird, und/oder
- das Zusatzdrehmoment (ΔM) am Antrieb (24) erzeugt oder angelegt wird zum Kompensieren von durch eine Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10) hervorgerufenen Störungen, welche periodisch mit einer Drehperiode, vorzugsweise einer Haspeldrehperiode (T_H) auftreten können, wobei die Größe des Zusatzdrehmoments (ΔM) so ermittelt wird, dass eine durch die Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10) der vorherigen Umdrehung erzeugte Störung durch das Zusatzdrchmoment (ΔM) hätte kompensiert werden können, wobei das Zusatzdrehmoment (ΔM) vor Auftreten der zu erwartenden Unrundheit angelegt wird, vorzugsweise um einen Vorhalt von weniger als 0,1% oder 1% oder 10% der Drehperiode, vorzugsweise Haspeldrehperiode (T_H).
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- zum Ermitteln der funktionalen Abhängigkeit des zum Kompensieren der Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10) benötigten Zusatzdrehmoments (ΔM) am Antrieb (24) von der winkelbezogenen Information und wegstreckenbezogenen Information die zu diskreten Zeitpunkten aus diskreten Werten des Drehwinkels (ϕ) ermittelte diskrete Drehgeschwindigkeit und/oder diskreten Drehbeschleunigung als Funktionen der diskreten Wegstrecke (s), einer um einen Versatz verschobenen diskreten Wegstrecke (s) zugeordnet werden, und/oder
- das Gesamtdrehmoment (M_{soll}) bei einer durch die Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10) bedingten Störung betreffend eine Erhöhung der Geschwindigkeit (v) des Bandes (13) und/oder ein Auftreten einer Beschleunigung des Bandes (13) und/oder eine Erhöhung der Drehgeschwindigkeit des Motors (24) und/oder ein Auftreten einer Drehbeschleunigung des Motors (24), um das Zusatzdrehmoment (ΔM) reduziert wird zum Regeln des Antriebs (24).
12. Vorrichtung zum Regeln eines Antriebs, insbesondere in einem Kaltwalzwerk, mit
- einem Drehsensor (28) zum Messen einer winkelbezogene Information (ϕ), welcher ein Drehsensorsignal ausgeben kann,
- einem Wegsensor (30) zum Messen einer wegstreckenbezogenen Information (s), welcher ein Wegsensorsignal ausgeben kann, und
- einer mit dem Drehsensor (28), dem Wegsensor (30) und dem Antrieb (24) gekoppelten oder koppelbaren Recheneinheit (31),
wobei die Recheneinheit (31) dazu ausgebildet ist, aus der winkelbezogenen Information (ϕ) und der wegstreckenbezogenen Information (s) eine als Zusatzdrehmoment (AM) ausgebildete Führungsgröße zum Regeln oder Steuern des Antriebs (24) zu berechnen und auszugeben, mittels welcher der Antrieb (24) einen Haspelschlag (11) oder durch eine Unrundheit des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle (40) hervorgerufene Störungen kompensieren kann, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei
- der Drehsensor (28) einen Inkrementalgeber, und/oder einen Absolutwertgeber, und/oder ein Potentiometer, und/oder einen Wiegand-Sensor und/oder ein Gyroskop umfasst, und/oder
- der Drehsensor (28) zum Messen der winkelbezogenen Information (ϕ) an einer Motorachse des Antriebs (24) und/oder an einer Welle des Haspels, der Walze (42, 44) oder Rolle und/oder an dem Haspel (10), der Walze (42, 44) oder Rolle und/oder an dem Band (13) in einem Umschlingungsbereich des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle und/oder an einer Drehachse einer Umlenkrolle (40) und/oder an einer Welle einer Drehwalze (42) angeordnet ist, und/oder
- der Wegsensor (30) einen Inkrementalgeber und/oder Absolutwertgeber umfasst.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche, wobei der Wegsensor (30) an dem Band (13)
- in einem Umschlingungsbereich des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle angeordnet ist zum Messen der wegstreckenbezogenen Information (s) mittels einer Messung einer Dicke des umwickelten Haspels (10) oder der umwickelten Walze (42, 44) oder Rolle, und/oder
- in einem Bereich außerhalb des Umschlingungsbereichs des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder Rolle angeordnet ist, wobei der Bereich vorzugsweise vor oder nach dem Haspel (10) und/oder zwischen dem Haspel (10) und einer Umlenkrolle (40) und/oder zwischen der Umlenkrolle (40) und einer Drehwalze (42) liegt.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden drei Ansprüche, ferner umfassend mindestens einen Filter, beispielsweise einen Tiefpassfilter, zum Erzielen einer stabilen Regelung des Antriebs (24) mittels Glätten numerischer Werte, insbesondere der winkelbezogenen (ϕ) und/oder wegstreckenbezogenen Information (s), wobei der mindestens eine Filter eingangsseitig mit dem Drehsensor (28) und/oder Wegsensor (30) und ausgangsseitig mit der Recheneinheit (31) gekoppelt ist.

IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes. Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente
- EP
0477422
A1
[0003]
- DE
4243045
C2
[0004]
- DE
4010352
A1
[0005]