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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines bahnlängenbezogenen Materialbahndatensatzes einer in einem Walzwerk hergestellten und zu einem Walzwerkcoil gewickelten Materialbahn für eine Weiterverarbeitung in einer vom Walzwerk unabhängigen Verarbeitungseinrichtung, in der ein Verarbeitungscoil, das aus einer Teillänge des Walzwerkcoils gebildet ist, abgewickelt und weiterverarbeitet wird, wobei während der Herstellung der Materialbahn im Walzwerk in Abhängigkeit von einer Bahnlängenkoordinate X ein Materialbahnparameter Y mittels einer Parameterdetektoreinrichtung erfasst und ein aus Bahnlängenkoordinaten X und zugeordneten Materialbahnparametern Y gebildeter Materialbahndatensatz in einem Speichermedium gespeichert wird, bei dem ein am Verarbeitungscoil fehlendes Materialbahnsegment ermittelt und ein der Länge und der Relativanordnung des Materialbahnsegments im Walzwerkcoil entsprechender Bahnlängenkorrekturwert bestimmt wird, und der Materialbahndatensatz des Walzwerkcoils unter Berücksichtigung des Bahnlängenkorrekturwertes in einen Materialbahndatensatz des Verarbeitungscoils umgewandelt wird, wobei zur Ermittlung des fehlenden Materialbahnsegments ein Vergleich des Verarbeitungscoils mit dem Walzwerkcoil mittels eines bildverarbeitenden Verfahrens erfolgt, wobei mittels eines bildgebenden Verfahrens eine erste Abbildung eines an einer stirnseitigen Oberfläche des Walzwerkcoils ausgebildeten Wickelspiegels mit einer zweiten Abbildung eines an einer stirnseitigen Oberfläche des Verarbeitungscoils ausgebildeten Wickelspiegels verglichen wird.
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Bei der Herstellung von Materialbahnen definierter Dicke und Qualität in Kalt- und Warmwalzwerken entspricht es dem Stand der Technik, Materialbahndaten während des Prozesses zu messen und im Falle von ermittelten Abweichungen der gemessenen Materialbahndaten von den Zieldaten Regelgrößen in den Prozess zur Korrektur einzuführen. Hierbei werden unterschiedliche Materialbahnparameter, wie beispielsweise die Planheit der Materialbahn, Dicke oder andere Prozess- und qualitätsrelevante Daten sowohl in einer Richtung quer zur Materialbahn als auch in einer Richtung längs zur Materialbahn erfasst. Im laufenden Prozess, also während sich die etwa in einem Reversier- oder Einweg-Betrieb in einer Abfolge von Stichen durch das Walzwerk geführte Materialbahn hin- und herbewegt, wobei vor jedem Stich ein oder mehrere Materialbahnsegmente vom abzuwickelden Walzwerkcoil entfernt werden, ist dabei stets eine eindeutige Zuordnung zwischen einer Bahnlängenkoordinate und dem ermittelten Materialbahnparameter gegeben. Am Ende des Walzprozesses wird die Materialbahn zu einem nachfolgend als Walzwerkcoil bezeichneten Coil aufgewickelt, das zur Weiterverarbeitung an eine geeignete Verarbeitungseinrichtung, also beispielsweise eine Schneideinrichtung zur Längsteilung der Materialbahn in eine Mehrzahl von Materialbahnen mit definierter Breite, die beispielsweise als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Folienbeuteln dienen, übergeben.
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Insbesondere vor der eigentlichen Weiterverarbeitung in der Verarbeitungseinrichtung werden regelmäßig mehr oder weniger lange Materialbahnsegmente von der zu dem Walzwerkcoil aufgewickelten Materialbahn entfernt, da die Materialbahnenden in der Regel nicht die gewünschten Qualitätsvorgaben erfüllen. Aufgrund eines fehlenden Materialbahnsegmentes ergibt sich beim Verarbeitungscoil eine der Länge und der Relativanordnung des fehlenden Materialbahnsegmente entsprechende Änderung in der Zuordnung eines während der Herstellung der Materialbahn im Walzwerk gemessenen Materialbahnparameter zur Bahnlängenkoordinate, so dass bezogen auf den Bahnanfang der zum Verarbeitungscoil aufgewickelten Materialbahn ein während der Herstellung der Materialbahn im Walzwerk gemessener Materialbahnparameter nun nicht mehr einer Bahnlängenkoordinate X1, sondern nunmehr einer Bahnlängenkoordinate X2 zuzuordnen ist, wobei die Differenz zwischen X2 und X1 der Länge des von der Materialbahn entfernten Materialbahnsegments entspricht.
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Auch ist es möglich, dass aufgrund eines Materialbahnrisses während der Herstellung der Materialbahn im Walzwerk und ein aufgrund des Risses im Walzwerkcoil ausgebildeter Anwickelbereich sich nach Entfernung der Materialbahnendsegmente des Walzwerkcoils nicht mehr in dem Abstand vom Materialbahnende des Coils befindet, der der im Verlauf des Walzwerkprozesses ermittelten Bahnlängenkoordinate der Materialbahn entspricht.
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Da die Entfernung eines Materialbahnsegments am Ende der im Walzwerk hergestellten Materialbahn erst nach Aufwicklung der Materialbahn zum Walzwerkcoil erfolgt, erweist es sich als sehr aufwendig, die Länge der entfernten Materialbahnsegmente nachträglich zu ermitteln, um eine korrekte Zuordnung zwischen den während des Walzprozesses gemessenen Materialbahnparametern und der Bahnlängskoordinate des Verarbeitungscoils herzustellen. Diese Zuordnung ist notwendig, um die im Walzprozess ermittelten Materialbahnparameter auch für den Weiterverarbeitungsprozess nutzen zu können, also beispielsweise ein im Walzprozess ermitteltes Materialbahnsegment, das eine ungenügende Planheit aufweist, auch noch nach Längsteilung der Materialbahn in der Verarbeitungseinrichtung nachträglich aus der Materialbahn heraustrennen zu können, um zu verhindern, dass aus dem fehlerhaften Materialbahnsegment Folienbeutel oder dergleichen hergestellt werden.
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Aus dem Vorstehenden wird deutlich, dass es bislang nicht ohne Weiteres möglich ist, während des Walzprozesses ermittelte Materialbahnparameter bei einem dem Walzprozess nachfolgenden und unabhängig davon ablaufenden Prozess, also etwa der Weiterverarbeitung der Materialbahn in einer Verarbeitungseinrichtung, zu nutzen. Um dennoch die Weiterverarbeitung fehlerhafter Materialbahnsegmente ausschließen zu können, ist man daher bislang entweder gezwungen, einen erhöhten Aufwand zur nachträglichen Längenermittlung von Materialbahnsegmenten zu treiben, die vom Walzwerkcoil abgetrennt werden, oder basierend auf der Kenntnis, dass Fehlstellen in der Materialbahn vorhanden sind, großzügige Toleranzbereiche für nachträglich herauszutrennende Materialbahnsegmente anzunehmen, so dass an sich unnötig große Materialmengen von der Weiterverarbeitung zum Endprodukt als Ausschuss ausgeschlossen werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bereitstellung eines bahnlängenbezogenen Materialbahnsatzes einer in einem Walzwerk hergestellten Materialbahn bereitzustellen, das die Verwendung des Materialbahndatensatzes in einer vom Walzwerk unabhängigen Verarbeitungseinrichtung ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
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Erfindungsgemäß erfolgt zur Ermittlung des fehlenden Materialbahnsegmentes ein Vergleich des Weiterverarbeitungscoils mit dem Walzwerkcoil.
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Damit erfolgt die Ermittlung des fehlenden Materialbahnsegments hinsichtlich seiner Relativanordnung und seiner Länge unmittelbar an dem Walzwerkcoil, also ohne dass das fehlende Materialbahnsegment zur Ermittlung dessen Länge vermessen werden müsste.
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Erfindungsgemäß erfolgt der Vergleich mittels eines bildverarbeitenden Verfahrens, wobei mittels eines bildgebenden Verfahrens eine erste Abbildung eines an einer stirnseitigen Oberfläche des Walzwerkcoils ausgebildeten Wickelspiegels mit einer zweiten Abbildung eines an einer stirnseitigen Oberfläche des Verarbeitungscoils ausgebildeten Wickelspiegels verglichen wird. Somit setzt die Ermittlung des fehlenden Materialbahnsegments keine physikalische Präsenz am Ort des Walzwerkes oder der Verarbeitungseinrichtung voraus. Vielmehr ist es ausreichend, durch geeignete, vor Ort installierte bildgebende Einrichtungen Abbildungen des Wickelspiegels des Walzwerkcoils und des Verarbeitungscoils zu erzeugen, so dass nach Übertragung der entsprechenden Bildinformationen die Auswertung, also der Vergleich der Abbildungen in einem bildverarbeitenden Verfahren an einem sowohl vom Walzwerk als auch von der Verarbeitungseinrichtung unabhängigen Ort erfolgen kann
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Wenn die Speicherung des korrigierten Materialbahndatensatzes in einem örtlich vom Walzwerk unabhängigen Speichermedium erfolgt, wird ein Zugriff auf den Materialbahndatensatz ermöglicht, ohne dass eine direkte physikalische oder informationstechnische Verbindung zum Walzwerk Voraussetzung wäre. Insbesondere besteht in diesem Fall keine Notwendigkeit, als Voraussetzung für die Nutzung des Materialbahndatensatzes beim Betrieb einer Verarbeitungseinrichtung letztere am Ort des Walzwerkes zu installieren.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Speichermedium zur Speicherung des korrigierten Materialbahndatensatzes auf einem Netzwerk-Server installiert ist, so dass, insbesondere bei einer Ausbildung des Netzwerk-Servers als Cloud-Server, über eine Internetverbindung ein Multiuserzugriff auf den Netzwerk-Server erfolgen kann und eine grundsätzlich unbeschränkte Anzahl von Nutzern die Materialbahninformationen von dem Netzwerk-Server abrufen kann. Dies kommt der mittlerweile geübten Praxis, dass eine Mehrzahl von Verarbeitungseinrichtungen unterschiedlicher Walzwerkkunden, die Abnehmer von in einem Walzwerk für die Weiterverarbeitung vorbereiteten Weiterverarbeitungscoils sind, Zugriff auf die Materialbahndaten haben, die sie zur effektiven Weiterverarbeitung und insbesondere zur möglichst großen Materialausnutzung des vom Walzwerk erhaltenen Verarbeitungscoils haben.
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Ergänzend zu der Bereitstellung von im Walzprozess ermittelten Materialbahndaten für die Weiterverarbeitung der Verarbeitungscoils ist es auch möglich, dass während der Verarbeitung der Materialbahn des Verarbeitungscoils in der Verarbeitungseinrichtung in Abhängigkeit von der Bahnlängenkoordinate ein Materialbahnparameter mittels einer Parameterdetektoreinrichtung erfasst und ein aus Bahnlängenkoordinaten und Materialbahnparametern gebildeter Materialbahndatensatz in einem Speichermedium gespeichert und zur Definition von Betriebsparametern für die Steuerung des Walzwerkes verwendet wird. Somit ist es möglich, dass bei der Weiterverarbeitung in der Verarbeitungseinrichtung ermittelte Materialbahnparameter, die von entsprechenden Sollvorgaben des Weiterverarbeiters abweichen, zur Definition und/oder Optimierung von Betriebsparametern des Walzwerks verwendet werden, um durch entsprechende Änderung der Betriebsparameter die Sollvorgaben des Weiterverarbeiters erfüllen zu können.
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Weiterverarbeitungseinrichtungen in diesem Sinne können insbesondere alle in einer verketteten Produktionsanlage nachgelagerte Maschinen aber auch standortübergreifend verkettete Verarbeitungsmaschinen, wie beispielsweise Warm- und Kaltwalzwerke, Schneidmaschinen, Banddurchlauföfen zur Wärmebehandlung, Biege-/Streckrichter, Lackier-, Beschichtungs- und Laminiermaschinen, Pressen und alle Weiterverarbeitungsmaschinen sein, welche die zu einem Coil gewickelte Materialbahn verarbeiten.
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So kann in einer besonderen Ausführungsform in einer als Schneidvorrichtung ausgebildeten Verarbeitungseinrichtung die Planheit und/oder die Oberflächenqualität und/oder die Dicke ermittelt werden und in einem Betriebsparameterdatensatz zur statistischen Prozessoptimierung dem Walzwerk zugeführt werden.
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Die Planheit der Materialbahn ist hier beispielhaft genannt für qualitätsbestimmende Parameter, bei denen zur Optimierung verketteter Produktionsprozesse die Kenntnis und Zuordnung der Bandlängenkoordinate erforderlich ist. In entsprechender Weise können in nachgelagerten Prozessen auch andere Parameter wie Dicke, Härte oder Restölgehalt des bahnförmigen Materials erfasst und bei Kenntnis abgeschnittener Bandsegmente zur Optimierung vorgelagerter Fertigungsprozesse verwendet werden.
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Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn das Speichermedium zur Speicherung des Materialbahndatensatzes und/oder des Betriebsparameterdatensatzes auf einem Netzwerk-Server installiert ist, so dass, nicht nur unabhängig von der örtlichen Zuordnung zwischen der Verarbeitungseinrichtung und dem Walzwerk ein Zugriff auf die Betriebsparameter des Walzwerkes erfolgen kann, sondern auch von einer beliebigen Mehrzahl von Weiterverarbeitern.
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Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 Ein Walzwerk mit einer im Walzwerk hergestellten und nachfolgend zu einem Walzwerkcoil gewickelten Materialbahn und eine Weiterverarbeitungseinrichtung zur Weiterverarbeitung einer von einem Verarbeitungscoil abgewickelten Materialbahn;
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2 in einer Vergleichsdarstellung das im Walzwerk hergestellte Walzwerkcoil und das zur Weiterverarbeitung in der Weiterverarbeitungseinrichtung vorgesehene Verarbeitungscoil.
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1 zeigt ein Walzwerk 10 während der Herstellung einer durch einen Walzspalt 11 des Walzwerks 10 hindurchgeführten Materialbahn 12, die in einem Warm- oder Kaltwalzverfahren entweder im Reversierbetrieb zwischen zwei Wicklern 13, 14 bewegt wird und hierzu wechselweise auf 13, 14 aufgewickelt und abgewickelt wird oder in einem Einwegbetrieb in mehreren Walzvorgängen jeweils von einem Abwickler 13 zu einem Aufwickler 14 gewalzt und für den Folgewalzvorgang wieder zum Abwickler umtransportiert wird, bis die gewünschte Bahnstärke erreicht ist. Dabei erfolgt kontinuierlich die längenbezogene Erfassung qualitäts- und prozess-relevanter Materialbahnparameter, beispielsweise wird die Bandplanheit mittels einer Planheitsmessvorrichtung erfasst. Bei jedem dieser mehrfachen Walz- und Wickelvorgänge verändert sich infolge der Dickenreduzierung und eventuell abgeschnittener Bandsegmente die Bandlänge.
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Nach dem sogenannten letzten Stich, nach dem die Materialbahn auf einen der Wickler 13, 14, also beispielsweise im vorliegenden Fall dem rechten Wickler 14, aufgewickelt wird, erfolgt eine Entnahme eines im Walzwerk 10 gewickelten Walzwerkcoils 16, das nachfolgend an eine Verarbeitungseinrichtung 17, also beispielsweise eine Einrichtung zur Längsteilung der Materialbahn 12 in mehrere Materialbahnen 12a, 12b mit definierter Breite, die beispielsweise als Ausgangsmaterial zur Herstellung von Folienbeuteln verwendet werden.
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Da insbesondere im Anfangsbereich und Endbereichs des Walzwerkcoils 16 häufig Unregelmäßigkeiten auftreten, wird ein entsprechendes Materialbahnsegment 26 vor der Weiterverarbeitung der Materialbahn 12 in der Verarbeitungseinrichtung 17 vom Walzwerkcoil 16 abgetrennt. Daher erfolgt eine, wie insbesondere aus 2 ersichtlich, entsprechende Kürzung der Materialbahn 12 beziehungsweise Umfangsreduzierung des Walzwerkcoils 16. Eine Kürzung der Materialbahn um ein Materialbahnsegment 26 erfolgt ebenso bei Materialentnahmen zwischen den verschiedenen Stichen im Walzwerk oder bei einer Störung innerhalb eines Stichs. Dementsprechend kommt es dann zur Ausbildung eines Verarbeitungscoils 18, das für die Weiterverarbeitung in der Verarbeitungseinrichtung 17 vorgesehen und in einem Wickler 36 der Verarbeitungseinrichtung 17, wie in 1 dargestellt, aufgenommen wird.
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Nachfolgend der Abwicklung und noch vor der eigentlichen Längsteilung der Materialbahn 12 in einem Längsteiler 19 mit nachfolgender Separierung in Materialteilbahnen 12a, 12aa, 12ab, 12b, 12ba, 12bb in einem Separator 20 und Wicklung der Materialteilbahnen 12a, 12aa, 12ab, 12b, 12ba, 12bb, auf Wicklern 21a, 21b, 21c, 22a, 22b, 22c, erfolgt im vorliegenden Fall mittels einer Planheitsmesseinrichtung 23a eine Planheitsmessung der Materialbahn 12. Ebenso können an geeigneter Stelle andere bahnlängenbezogene Parameter wie beispielsweise die Oberflächenqualität mit einer Oberflächenmesseinrichtung 23b und die Banddicke mit einer Dickenmesseinrichtung 23c erfasst werden.
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Die Planheitsmesseinrichtung 15 des Walzwerks 10 ermittelt in Abhängigkeit von einer Bahnlängenkoordinate X die jeweils einer Bahnlängenkoordinate zugeordneten Planheitsdaten Y, so dass aus der Bahnlängenkoordinaten X und den Planheitsdaten Y ein die Materialbahn 12 charakterisierender Materialbahndatensatz 24 gebildet wird, der an einen Netzwerkserver 25 übermittelt und im Speichermedium des Netzwerkservers 25 abgelegt wird. Der Zugriff auf das Speichermedium des Netzwerkservers 25 kann beispielsweise über eine Datenleitung oder auch über eine Internetverbindung erfolgen. Der Netzwerkserver kann sowohl ein lokaler Server in einem Local Area Network oder Wide Area Network als auch ein virtueller Server in einer Daten-Cloud, das heißt, ein Internet-Server, sein.
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Wie bereits vorstehend ausgeführt, erfolgt vor der Weiterverarbeitung der Materialbahn 12 in der Verarbeitungseinrichtung 17 eine Umwandlung des Walzwerkcoils 16 in das Verarbeitungscoil 18 durch Abtrennung eines Materialbahnsegments 26, wie etwa in 2 durch die Trennlinien 27, 28 angedeutet. Wie ferner aus 2 ersichtlich, bewirkt die Abtrennung des Materialbahnanfangssegments 26 von dem Walzwerkcoil 16 eine Umfangsreduzierung des Walzwerkcoils 16, wobei ein zwischen den Trennlinien 27, 28 ausgebildeter Innenteil des Walzwerkcoils 16 das Verarbeitungscoil 17 bildet.
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Wie 2 zeigt, ergibt sich aufgrund des Wickelvorgangs bei der Ausbildung des Walzwerkcoils 16 ein für jedes Walzwerkcoil 16 individueller Wickelspiegel 29, der insbesondere durch Betriebsparameter bei der Herstellung der Materialbahn 12 im Walzwerk 10 und Materialparameter der Materialbahn 12 bestimmt ist. Der Wickelspiegel 29 ist in etwa vergleichbar mit einem Fingerabdruck, wobei der Verlauf und die Topographie eine Materialbahnlängskante 30 an der Stirnfläche des Walzwerkcoils 16 den Wickelspiegel 29 ausbildet, so dass eine in einem bildgebenden Verfahren erzeugte Abbildung des Wickelspiegels 29 als Bilddatei ein Identifikationsdokument zur Identifikation eines aus einer in einem Walzwerk 10 hergestellten Materialbahn 12 individuell ausgebildeten Walzwerkcoil 16 darstellt.
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Da, wie aus 2 ersichtlich, auch nach Abtrennung des Materialbahnsegments 26 von dem Walzwerkcoil 16 ein Innenteil des Wickelspiegels 29 erhalten bleibt, ist die Abtrennung des Materialbahnanfangssegments 26 ohne Einfluss auf die Identifizierbarkeit des Coils. 2 demonstriert deutlich, dass das Verarbeitungscoil 18, das einen Wickelspiegel 39 aufweist, hinsichtlich seiner Identität mit dem Walzwerkcoil 16 übereinstimmt.
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Aufgrund eines Vergleichs des Wickelspiegels 29 des Walzwerkcoils 16 mit dem Wickelspiegel 39 des Verarbeitungscoils 17 lässt sich aufgrund der dabei ermittelten Wicklungsanzahl des abgetrennten Materialbahnanfangssegments 26 nun ohne weiteres die Länge des abgetrennten Materialbahnsegments 26 ermitteln ohne eine tatsächliche Längenmessung und Positionsbestimmung durchzuführen.
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Die bekannte Länge des Materialbahnanfangssegments 26 ermöglicht es nunmehr den im Speichermedium des Netzwerkservers 25 abgespeicherten Materialbahndatensatz 24 des Walzwerkcoils 16 mittels eines Bahnlängenkorrekturwertes in einen Materialbahndatensatz 35 umzuwandeln, ohne eine erneute Planheitsmessung an der Materialbahn 12 des Verarbeitungscoils 17 durchzuführen.
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Der Materialbahndatensatz 35 steht über einen von der Verarbeitungseinrichtung 17 auf den Netzwerk-Server 25 erfolgenden Zugriff auch für die in der Verarbeitungseinrichtung 17 verarbeitete Materialbahn 12 zu Verfügung, so dass also Aussagen über die bahnlängenbezogene Planheit der durch die Weiterverarbeitungseinrichtung geführten Materialbahn 12 aufgrund einer im Walzwerk 10 durchgeführten Planheitsmessung gemacht werden können. Die Vernetzung des Walzwerks 10 mit der Weiterverarbeitungseinrichtung über den Netzwerkserver 25 macht die Verwendung von im Walzwerk 10 ermittelten Materialbahndaten, also im vorliegenden Fall die Planheitsdaten, unabhängig von der örtlichen Zuordnung des Walzwerks 10 zur Verarbeitungseinrichtung 17 möglich. Natürlich kann auch eine direkte Datenverbindung zwischen dem Walzwerk 10 und der Verarbeitungseinrichtung 17 vorgesehen werden.
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Unabhängig oder zusätzlich zu dem vorstehend erläuterten Netzzugriff auf einen im Walzwerk 10 ermittelten Materialbahndatensatz 24 ist es auch möglich, Materialbahndaten, die in der Verarbeitungseinrichtung 17 mittels der Planheitsmesseinrichtung 23a oder der Oberflächenmesseinrichtung 23b oder der Dickenmesseinrichtung 23c erfasst werden als Materialbahndatensatz 37 im Speichermedium des Netzwerkservers 25 zu hinterlegen und in einen Betriebsparameterdatensatz 38 zur statistischen Prozessoptimierung des Walzprozesses im Walzwerk 10 zu verarbeiten. Mittels der Messung der Planheit im Weiterverarbeitungsprozess kann beispielsweise derart optimierend auf den vorgelagerten Walzprozess im Walzwerk 10 Einfluss genommen werden, dass vergleichbare Produkte zukünftig mit Betriebsparametern gewalzt werden, welche Verformungseffekte, die im Walzprozess nicht messbar und damit nicht direkt regelbar sind, im Hinblick auf das weiterverarbeitete Produkt mittels statistischer Prozesskontrolle und Verknüpfung komplexer Daten berücksichtigen und somit zu einer effizienteren Produktion und besseren Produktqualität führen.
