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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für einen
Streckrichter, der ein eingangsseitiges Förderelement, ein Biegeelement
und ein ausgangsseitiges Förderelement
umfasst,
- – wobei
dem Biegeelement vom eingangsseitigen Förderelement mit einer Eingangsgeschwindigkeit
ein Band, insbesondere ein Metallband, zugeführt wird,
- – wobei
das Band vom ausgangsseitigen Förderelement
mit einer Ausgangsgeschwindigkeit aus dem Biegeelement abgeführt wird,
- – wobei
die Ausgangsgeschwindigkeit größer als die
Eingangsgeschwindigkeit ist, so dass das Band plastisch gestreckt
wird,
- – wobei
das Band im Biegeelement mittels an das Band angestellter Rollen
des Biegeelements alternierend nach oben und unten ausgelenkt wird,
- – wobei
das eingangsseitige Förderelement
auf einen eingangsseitigen Geschwindigkeitssollwert und das ausgangsseitige
Förderelement
auf einen ausgangsseitigen Geschwindigkeitssollwert geregelt werden,
- – wobei
die Eingangsgeschwindigkeit und die Ausgangsgeschwindigkeit erfasst
werden und aus ihnen ein Elongationsistwert für das Band ermittelt wird,
- – wobei
der Elongationsistwert und ein Elongationssollwert einem Elongationsregler
zugeführt werden,
- – wobei
ein Zugistwert erfasst wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Computerprogramm für eine Steuereinrichtung eines
Streckrichters, wobei das Computerprogramm Maschinenbefehle umfasst,
die von der Steuereinrichtung unmittelbar abarbeitbar sind, wobei
die Abarbeitung der Maschinenbefehle durch die Steuereinrichtung bewirkt,
dass die Steuereinrichtung den Streckrichter gemäß einem derartigen Betriebsverfahren
betreibt.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Steuereinrichtung
für einen
Streckrichter, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist,
dass sie mindestens einen Betriebsmode aufweist, in dem sie den
Streckrichter gemäß einem
derartigen Betriebsverfahren betreibt.
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Schließlich betrifft
die vorliegende Erfindung einen Streckrichter für ein Band, insbesondere ein Metallband,
- – wobei
der Streckrichter ein eingangsseitiges Förderelement, ein Biegeelement
und ein ausgangsseitiges Förderelement
umfasst,
- – wobei
das Band dem Biegeelement vom eingangsseitigen Förderelement zuführbar ist,
- – wobei
das Band vom ausgangsseitigen Förderelement
aus dem Biegeelement abführbar
ist,
- – wobei
das Band im Biegeelement mittels an das Band angestellter Rollen
des Biegeelements alternierend nach oben und unten auslenkbar ist,
- – wobei
der Streckrichter eine Steuereinrichtung aufweist.
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Die
oben genannten Gegenstände
sind Fachleuten allgemein bekannt.
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Bei
Streckrichtern der obenstehend beschriebenen Art besteht keine mechanische
Kopplung des eingangsseitigen Förderelements
und des ausgangsseitigen Förderelements über ein
Getriebe oder eine Welle. Die einzige mechanische Kopplung der Förderelemente
miteinander besteht über
das Band.
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Streckrichter
der obenstehend beschriebenen Art werden in der Regel alternativ
im Zugregelmode oder im Elongationsregelmode betrieben. Im Zugregelmode
erfolgt keine Elongation des Bandes. Die Ausgangsgeschwindigkeit
ist gleich der Eingangsgeschwindigkeit. Auch stimmen die korrespondierenden
Geschwindigkeitssollwerte überein.
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Im
Elongationsregelmode wird im Stand der Technik der Bandzug nicht
geregelt. Der Bandzug wird jedoch auf Einhalten eines Absolutwertes überwacht. Überschreitet
der absolute Bandzug einen maximal zulässigen Bandzug, wird der Elongationssollwert
reduziert, um den Bandzug wieder zu senken. Unterschreitet der absolute
Bandzug den maximal zulässigen
Bandzug, wird der Elongationssollwert langsam über eine Rampenfunktion wieder
auf den ursprünglichen
Elongationssollwert erhöht.
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Im
Stand der Technik kommt es oftmals vor, dass diese Sicherheitsfunktion
zu Schwingungen im Elongationssollwert und im aktuellen Bandzug
führt. Trotz
verschiedener Rampenfunktionen, Einschaltverzögerungen, Ausschaltverzögerungen
und anderen logischen Funktionen kommt es im Stand der Technik – zumindest
bei bestimmten Materialien – zu einem
ständigen
Wechsel zwischen Reduzieren und Erhöhen des Elongationssollwerts.
Diese Schwingung findet im Stand der Technik oftmals über mehrere
Minuten statt.
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Ein
weiteres Problem des Standes der Technik besteht darin, dass während gemeinsamer Änderungen
der Geschwindigkeitssollwerte, also beim Beschleunigen und Abbremsen
des Bandes, starke Abweichungen der tatsächlichen Istelongation vom Elongationssollwert
auftreten.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Möglichkeiten
zu schaffen, mittels derer auf einfache Weise Schwingungen im aktuellen Bandzug
und im Elongationssollwert abgefangen werden können und nach Möglichkeit
auch die Abweichungen in der Istelongation während Beschleunigungs- und
Verzögerungsvorgängen reduziert
werden können.
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Die
Aufgabe wird durch ein Betriebsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Betriebsverfahrens sind Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche
2 bis 4.
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Erfindungsgemäß werden
bei dem Betriebsverfahren zusätzlich
zu den eingangs genannten Maßnahmen
folgende Maßnahmen
ergriffen:
- – Der Elongationsregler ermittelt
anhand der ihm zugeführten
Werte, also anhand des Elongationsistwerts und des Elongationssollwerts,
einen Zugsollwert.
- – Der
Zugsollwert wird auf einen maximalen Zugsollwert begrenzt.
- – Der
Zugistwert und der auf den maximalen Zugsollwert begrenzte Zugsollwert
werden einem Zugregler zugeführt,
der anhand der ihm zugeführten
Werte, also anhand des Zugistwerts und des begrenzten Zugsollwerts,
einen Geschwindigkeitszusatzsollwert ermittelt.
- – Der
Geschwindigkeitszusatzsollwert wird auf den ausgangsseitigen Geschwindigkeitssollwert aufgeschaltet.
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Der
Elongationsregler und der Zugregler können nach Bedarf ausgebildet
sein. Bevorzugt ist derzeit, dass der Elongationsregler als PI-Regler ausgebildet
ist und dass der Zugregler als P-Regler oder als PI-Regler ausgebildet
ist.
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In
einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
ist vorgesehen, dass der ausgangsseitige Geschwindigkeitssollwert
durch Multiplizieren des eingangsseitigen Geschwindigkeitssollwerts
mit dem Elongationssollwert ermittelt wird.
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Die
Aufgabe wird weiterhin durch ein Computerprogramm mit den Merkmalen
des Anspruchs 5 gelöst.
Erfindungsgemäß bewirkt
die Abarbeitung der Maschinenbefehle durch die Steuereinrichtung,
dass die Steuereinrichtung den Streckrichter gemäß einem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren
betreibt.
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Das
Computerprogramm kann auf einem mobilen Datenträger gespeichert sein. Alternativ kann
es in der Steuereinrichtung gespeichert sein.
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Weiterhin
wird die Aufgabe durch eine Steuereinrichtung mit den Merkmalen
des Anspruchs 8 gelöst.
Erfindungsgemäß ist die
Steuereinrichtung derart ausgebildet, dass sie mindestens einen
Betriebsmode aufweist, in dem sie den Streckrichter gemäß einem
erfindungsgemäßen Betriebsverfahren betreibt.
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Schließlich wird
die Aufgabe durch einen Streckrichter mit den Merkmalen des Anspruchs
9 gelöst.
Erfindungsgemäß weist
der Streckrichter eine Steuereinrichtung der zuletzt beschriebenen
Art auf.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
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1 einen
Streckrichter nebst zugehöriger Steuereinrichtung
und
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2 eine
mögliche
Ausgestaltung der Steuereinrichtung des Streckrichters von 1.
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Gemäß 1 umfasst
ein Streckrichter ein eingangsseitiges Förderelement 1, ein
Biegeelement 2, und ein ausgangsseitiges Förderelement 3.
Das eingangsseitige Förderelement 1 und
das ausgangsseitige Förderelement 3,
gegebenenfalls auch das Biegeelement 2, werden von einer
Steuereinrichtung 4 gesteuert.
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Das
eingangsseitige Förderelement 1 ist
in der Regel als S-Rollensatz
ausgebildet. Es kann zwei oder mehr als zwei Rollen 5a bis 5d aufweisen.
Dargestellt ist in 1 eine Ausgestaltung des eingangsseitigen
Förderelements 1 mit
vier Rollen 5a bis 5d. Diese Ausgestaltung ist
im Rahmen der vorliegenden Erfindung üblich, aber nicht zwingend.
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Die
Rollen 5a bis 5d des eingangsseitigen Förderelements 1 sind
zumindest teilweise angetrieben. Insbesondere die Rolle 5d,
das heißt
die dem Biegeelement 2 unmittelbar vorgeordnete Rolle 5d, ist
angetrieben.
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Das
eingangsseitige Förderelement 1 führt dem
Biegeelement 2 ein Band 6 zu. Das Band 6 ist
in der Regel ein Metallband 6, beispielsweise ein Stahl-, Aluminium-
oder Kupferband. In manchen Fällen kann
das Band 6 auch als Textilband ausgebildet sein.
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Das
Zuführen
des Bandes 6 zum Biegeelement 2 erfolgt mit einer
Eingangsgeschwindigkeit v1. Zu diesem Zweck ist ein eingangsseitiger
Geschwindigkeitsregler 7 vorhanden, dem die Eingangsgeschwindigkeit
v1 und ein eingangsseitiger Geschwindigkeitssollwert v1* zugeführt werden.
Der eingangsseitige Geschwindigkeitsregler 7 bewirkt, dass
das eingangsseitige Förderelement 1 auf
den eingangsseitigen Geschwindigkeitssollwert v1 geregelt wird. Er
gibt zu diesem Zweck ein geeignetes Stellsignal S1 an das eingangsseitige
Förderelement 1 aus.
Beispielsweise kann er einen Antrieb der Rolle 5d entsprechend
ansteuern.
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Auch
das ausgangsseitige Förderelement 3 ist
in der Regel als S-Rollensatz ausgebildet. Analog zum eingangsseitigen
Förderelement 1 kann
der S-Rollensatz zwei oder mehr als zwei Rollen 8a bis 8d aufweisen.
Dargestellt sind in 1 vier Rollen 8a bis 8d.
Diese Ausgestaltung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung üblich, aber
nicht zwingend.
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Die
Rollen 8a bis 8d des ausgangsseitigen Förderelements 3 sind
zumindest teilweise angetrieben. Insbesondere die innerste Rolle 8a,
das heißt die
dem Biegeelement 2 unmittelbar nachgeordnete Rolle 8a,
ist angetrieben.
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Mittels
des ausgangsseitigen Förderelements 3 wird
das Band 6 aus dem Biegeelement 2 abgeführt. Das
Abführen
erfolgt mit einer Ausgangsgeschwindigkeit v2. Zu diesem Zweck ist
ein ausgangsseitiger Geschwindigkeitsregler 9 vorhanden, dem
die Ausgangsgeschwindigkeit v2 und ein ausgangsseitiger Geschwindigkeitssollwert
v2* zugeführt
werden. Der ausgangsseitige Geschwindigkeitsregler 9 bewirkt,
dass das ausgangsseitige Förderelement 3 auf
den ausgangsseitigen Geschwindigkeits sollwert v2* geregelt wird.
Er gibt zu diesem Zweck ein geeignetes Stellsignal S2 an das ausgangsseitige
Förderelement 3 aus.
Beispielsweise kann er einen Antrieb der Rolle 8a entsprechend
ansteuern.
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Auch
das Biegeelement 2 weist eine Anzahl von Rollen 10 auf.
Dargestellt sind in 1 fünf derartige Rollen 10.
Die Anzahl an Rollen 10 des Biegeelements 2 könnte jedoch
alternativ größer oder
kleiner als fünf
sein. Die Rollen 10 sind in der Regel nicht angetrieben.
Sie könnten
jedoch angetrieben sein. Die Rollen 10 des Biegeelements 2 sind
an das Band 6 angestellt. Mittels der Rollen 10 wird
das Band 6 im Biegeelement 2 alternierend nach
oben und unten ausgelenkt.
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Der
Streckrichter ist in der Regel unter anderem in einem Zugregelmode
betreibbar. Im Zugregelmode ist der ausgangsseitige Geschwindigkeitssollwert
v2* gleich dem eingangsseitigen Geschwindigkeitssollwert v1*. Mittels
eines Zugerfassungselements 11 wird ein Zugistwert Z erfasst,
der im Band 6 zwischen den Förderelementen 1, 3 herrscht.
Der Zugistwert Z wird auf einen Zugsollwert Z* geregelt.
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Der
Zugregelmode kann auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich sein.
Dies ist jedoch nicht von Bedeutung. Entscheidend ist, dass der
Streckrichter (zumindest unter anderem) in einem Elongationsregelmode
betreibbar ist. Der Elongationsregelmode wird nachstehend näher erläutert.
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Im
Elongationsregelmode ist der ausgangsseitige Geschwindigkeitssollwert
v2* größer als
der eingangsseitige Geschwindigkeitssollwert v1*. Hiermit korrespondierend
ist auch die Ausgangsgeschwindigkeit v2 größer als die Eingangsgeschwindigkeit
v1. Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen der Ausgangsgeschwindigkeit
v2 und der Eingangsgeschwindigkeit v1 ist hierbei derart, dass das Band 6 zwischen
den Förderelementen 1, 3 plastisch gestreckt
wird.
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Wie
bereits erwähnt,
werden die Eingangsgeschwindigkeit v1 und die Ausgangsgeschwindigkeit
v2 erfasst. Die Erfassung erfolgt mittels entsprechender Geschwindigkeitserfassungselemente 12, 13.
In der Regel werden die Geschwindigkeiten v1, v2 der äußeren Rollen 5a, 8d erfasst.
Die erfassten Geschwindigkeiten v1, v2 werden jedoch nicht nur den
Geschwindigkeitsreglern 7, 9 zugeführt, sondern auch
einem Elongationsermittler 14, der anhand der Eingangsgeschwindigkeit
v1 und der Ausgangsgeschwindigkeit v2 einen Elongationsistwert e
für das Band 6 ermittelt.
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Der
Elongationsistwert e und ein Elongationssollwert e* (mit e* > 1) werden einem Elongationsregler 15 zugeführt. Der
Elongationsregler 15 ermittelt anhand der ihm zugeführten Werte
e, e* einen Zugsollwert Z*.
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Der
Elongationsregler 15 kann beliebig ausgebildet sein, beispielsweise
als P-Regler, als PI-Regler, als PID-Regler, als PT1-Regler oder
als PT2-Regler. Üblicherweise
ist der Elongationsregler 15 als PI-Regler ausgebildet.
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Der
Zugsollwert Z* wird einem Zugregler 16 zugeführt. Zwischen
dem Elongationsregler 15 und dem Zugregler 16 ist
jedoch ein Begrenzungselement 17 angeordnet. Das Begrenzungselement 17 begrenzt
den Zugsollwert Z* auf einen maximalen Zugsollwert ZMAX*. Der maximale
Zugsollwert ZMAX* ist derart bestimmt, dass er oberhalb der Streckgrenze
des Bandes 6 liegt, aber unterhalb eines Wertes, ab dem – insbesondere
in Lagern der Rollen 10 des Biegeelements 2 – übermäßiger Verschleiß auftritt.
Dem Zugregler 16 wird daher zugeführt
- – der Zugsollwert
Z*, wenn der Zugsollwert Z* kleiner als der maximale Zugsollwert
ZMAX* ist, und
- – anderenfalls
der maximale Zugsollwert ZMAX*.
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Dem
Zugregler 16 wird weiterhin der Zugistwert Z zugeführt. Der
Zugistwert Z kann hierbei mittels des Zugerfassungsele ments 11 oder
anderweitig mittels eines anderen, nicht dargestellten Zugerfassungselements
erfasst werden.
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Der
Zugregler 16 ermittelt anhand der ihm zugeführten Werte
Z und Z* bzw. Z und ZMAX* einen Geschwindigkeitszusatzsollwert δv*. Der Zugregler 16 kann
zu diesem Zweck beliebig ausgebildet sein. Die obigen Ausführungen
zur Ausbildung des Elongationsreglers 15 sind analog anwendbar. Üblicherweise
ist der Zugregler 16 entweder als P-Regler oder als PI-Regler
ausgebildet. Beide Ausgestaltungen sind in 1 dargestellt.
Da beide Ausgestaltungen jedoch alternativ zueinander stehen, sind
beide Ausgestaltungen in 1 nur gestrichelt dargestellt.
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Der
Geschwindigkeitszusatzsollwert δv*
wird einem Aufschaltelement 18 zugeführt. Dem Aufschaltelement 18 wird
weiterhin der ausgangsseitige Geschwindigkeitssollwert v2* zugeführt. Das
Aufschaltelement 18 schaltet den Geschwindigkeitszusatzsollwert δv* auf den
ausgangsseitigen Geschwindigkeitssollwert v2* auf.
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Der
ausgangsseitige Geschwindigkeitssollwert v2* kann prinzipiell auf
beliebige Weise ermittelt werden. Insbesondere kann der ausgangsseitige
Geschwindigkeitssollwert v2* zunächst
gleich dem eingangsseitigen Geschwindigkeitssollwert v1* gesetzt werden
oder sich vom eingangsseitigen Geschwindigkeitssollwert v1* um einen
festen Wert unterscheiden. Vorzugsweise jedoch werden der eingangsseitige
Geschwindigkeitssollwert v1* und der Elongationssollwert e* einem
Multiplizierer 19 zugeführt.
Der Multiplizierer 19 ermittelt durch Multiplizieren des
eingangsseitigen Geschwindigkeitssollwerts v1* mit dem Elongationssollwert
e* den ausgangsseitigen Geschwindigkeitssollwert v2*.
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Es
ist möglich,
dass die Steuereinrichtung 4 entsprechend der Darstellung
in 1 in Hardware aufgebaut ist. Oftmals jedoch ist
die Steuereinrichtung 4 entsprechend der Darstellung von 2 als softwareprogrammierbare
Steuereinrichtung aus gebildet. In diesem Fall weist die Steuereinrichtung 4 einen
Prozessor 20 auf, der ein Computerprogramm 21 abarbeitet.
Das Computerprogramm 21 bestimmt in diesem Fall die Wirkungsweise
der Steuereinrichtung 4.
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Das
Computerprogramm 21 umfasst gemäß 2 Maschinenbefehle 22,
die von der Steuereinrichtung 4 (genauer: vom Prozessor 20 der
Steuereinrichtung 4) unmittelbar abarbeitbar sind. Die
Abarbeitung der Maschinenbefehle 22 durch die Steuereinrichtung 4 bewirkt,
dass die Steuereinrichtung 4 den Streckrichter so betreibt,
wie dies obenstehend in Verbindung mit 1 erläutert wurde.
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Zum
Zeitpunkt des Abarbeitens der Maschinenbefehle 22 muss
das Computerprogramm 21 in einem internen Speicher 23 der
Steuereinrichtung 4 hinterlegt sein. Zu diesem Zeitpunkt
ist das Computerprogramm 21 also in der Steuereinrichtung 4 gespeichert.
Das Zuführen
des Computerprogramms 21 zur Steuereinrichtung 4 kann
jedoch auf verschiedene Weise erfolgen.
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So
ist es beispielsweise möglich,
das Computerprogramm 21 vorab in dem internen Speicher 23 zu
speichern und den internen Speicher 23 erst danach, also
nach dem Abspeichern des Computerprogramms 21 im internen
Speicher 23, in die Steuereinrichtung 4 einzusetzen.
Alternativ ist es möglich, das
Computerprogramm 21 auf einem mobilen Datenträger 24 zu
speichern. In diesem Fall muss die Steuereinrichtung 4 eine
entsprechende Schnittstelle für
den mobilen Datenträger 24 aufweisen.
Der mobile Datenträger 24 kann
nach Bedarf ausgebildet sein. Beispielsweise kann er als CD-ROM,
als SD-Speicherkarte oder entsprechend der Darstellung in 2 als
USB-Memorystick
ausgebildet sein.
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Wiederum
alternativ ist es möglich,
das Computerprogramm 21 der Steuereinrichtung 4 über eine
Rechner-Rechner-Verbindung 25 zuzuführen. In diesem Fall muss die
Steuereinrichtung 4 über
eine entsprechende Schnittstelle zur Rechner-Rechner-Verbindung 25 verfügen. Die
Rechner-Rechner-Verbindung 25 kann beispielsweise ein LAN
oder ein größeres Rechnernetz
sein, insbesondere das World Wide Web.
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Die
vorliegende Erfindung weist viele Vorteile auf. So kann insbesondere
ein stabiles, schwingungsfreies Verhalten des Streckrichters erreicht werden.
Auch können
die starken Abweichungen zwischen Elongationssollwert e* und Elongationsistwert
e, die im Stand der Technik auftreten, deutlich reduziert werden.
Bei Versuchen konnten die Abweichungen auf ca. 20% der vorherigen
Abweichung reduziert werden. Auch folgt der Elongationsistwert e bei
einer Änderung
des Elongationssollwerts e* schnell und ohne nennenswertes Überschwingen dem
Elongationssollwert e*. Der Streckrichter läuft stabiler. Im Ergebnis ist
somit eine deutliche Produktions- und Qualitätsverbesserung erreichbar.
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Die
obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung
der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
soll hingegen ausschließlich
durch die beigefügten
Ansprüche bestimmt
sein.