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Verfahren zur Regelung der Banddicke
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Banddicke
eines aus einem Walzgerüst auslaufenden Walzgutes gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden
Patentanspruches.
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Die unvermeidbaren Unrundheiten der Walzen, insbesondere der Stützwalzen,
verursachen während des Walzbetriebes periodische Schwankungen der tatsächlichen
Auslaufdicke.
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Grundsätzlich geben die bekannten Banddickenregelsysteme nach dem
sogenannten Gagemeterprinzip an das Anstellsystem Stellbefehle in einer solchen
Art und Weise, daß die von der Walzenunrundheit verursachten Schwankungen der Auslaufdicke
noch weiter vergrößert werden. Als weiterer Nachteil kommt hinzu, daß die Stellbefehle
für das Anstellsystem des Walzgerüstes wegen der periodischen Schwankungen der errechneten
Auslaufdicke laufend ihre Polarität ändern, so daß ein hoher Verschleiß der mechanischen
Teile (Getriebe) auftritt.
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Es ist durch die DE-PS 24 07 430 eine Einrichtung bekanntgeworden,
mit der möglichst alle Frequenzanteile, die in den von der Walzenunrundheit herrührenden
periodischen
Schwankungen im Dickensignal enthalten sind, unter
Beibehaltung statischer Signalanteile unterdrückt und dadurch falsche Stellbefehle
der Dickenregelung an das Anstellsystem verhindert werden. Dazu besitzt diese Einrichtung
ein Laufzeitgerät, welches in Abhängigkeit von der Walzendrehzahl gesteuert wird
und dem die nach der eingangs genannten Formel bestimmte Banddicke zugeführt wird,
wobei die Laufzeit T eines Signals vom Eingang des Laufzeitgerätes zu dessen Ausgang
gleich der Zeit ist, welche die Walze für eine Umdrehung benötigt, daß laufend die
Differenz von Eingangs- und Ausgangssignal des Laufzeitgerätes und laufend über
die Zeit T der arithmetische Mittelwert des Eingangssignals gebildet sind und die
Dicke des auslaufenden Walzgutes durch Addition des arithmetischen Mittelwertes
zu der Differenz von Eingangs- und Ausgangssignal des Laufzeitgerätes errechnet
ist Diese bekannte Einrichtung filtert also die von den Walzenexzentrizitäten erzeugten,
störenden Signalanteile heraus.
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Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die nach wie vor im Band vorhandenen,
durch die Walzenexzentrizitäten erzeugten periodischen Banddickenschwankungen nicht
mehr erkannt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Banddicke bzw.
die Banddicken-Abweichung, die nach dem sogenannten Gagemeter-Prinzip ermittelt
werden, nicht unbedingt der tatsächlichen Banddicke bzw. Banddicken-Abweichung entsprechen,
da das Gagemeter-Prinzip die genaue Kenntnis der Federkonstanten des Gerüsts voraussetzt.
Die Ermittlung der Federkonstanten für den Fall, daß sich Walzgut im Walzspalt befindet,
ist aber nur mit erheblichem Aufwand, der sich oft aus Kostengründen verbietet,
möglich.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art anzugeben, das es ermöglicht, die oben erwähnten periodischen Schwankungen der
Banddicke voll-
ständig und richtig zu erkennen, wobei eine große
absolute Genauigkeit der Banddickenmessung erreicht wird.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des
Patentanspruchs aufgeführten Verfahrensschritte gelöst.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird an Hand der Figuren 1 und 2
im nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt die Fig.
1 ein Regel schema, und es zeigt die Fig. 2 ein Beispiel für den zeitlichen Verlauf
der Signale des Regelschemas gemäß Fig. 1.
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In der Figur 1 ist mit WSP der Walzspalt bezeichnet. Auf ihn wirken
eine Änderung a h e der Einlaufdicke h e des Bandes und eine Änderung b 5ex des
Leerlaufspaltes, die durch Walzenexzentrizitäten zustandekommt. Das Band verläßt
den Spalt mit einer Änderung a ha1 der Auslaufdicke ha1.
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Ein Dickenmeßgerät DM mißt diese Auslaufdickenänderung, jedoch mit
einer von der Bandgeschwindigkeit vB abhängigen Laufzeit; die gemessene Änderung
der Banddicke ist mit A ha2 bezeichnet. Diese Meßgröße wird demLaufzeitglied T1
zugeführt. Dort wird sie abhängig von der Bandgeschwindigkeit vB so verzögert, daß
die Summe aus Laufzeit des Bandes vom Walzspalt zum Dickenmeßgerät plus Laufzeit
des Lauizeitgliedes gleich der Periode einer Stützwalzenumdrehung ist. Der so verzögerte
Meßwert ist mit h a3 bezeichnet; er wird einer Summierstelle S2 zugeführt.
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Beim Durchlauf des Bandes durch den Walzspalt WSP ändert sich die
Walzkraft F um einen Betrag d Fm. Diese Größe w wird in einem Multiplizierer MP
mit der reziproken Federkonstanten 1/M multipliziert. Die Ausgangsgröße wird auf
einen
Summierpunkt S1 geführt, an dem sie zu einer Änderung # SA der Anstellposition SA
addiert wird, sofern vom Regler R eine Verstellung der Anstellposition vorgenommen
wird ("Gagemeter-Verfahren").
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Die Ausgangsgröße h a4 des SummierpunkS S1 stellt dann die Änderung
der indirekt ermittelten Auslaufdicke ha4 dar. Diese Größe wird einem Laufzeitglied
T2 zugeführt, dessen Laufzeit so gesteuert wird, daß sie gleich der Zeit für eine
Stützwalzenumdrehung ist; sein negatives Ausgangssignal - Aha5 wird im Summierpunkt
S2 zu den Größen #ha3 und ha4 addiert. Die Summe, mit t h a6 bezeichnet, wird dem
Regler R zugeführt; dieser verstellt dann nach einem geeigneten Regelalgorithmus
entweder'die Ans tel lposition 5A um O SA oder den Bandzug F auf der ze Eintrittsseite
des Bandes in den Walzspalt um den Betrag b Fze Ein Beispiel für den zeitlichen
Ablauf der einzelnen Signale ist in Fig. 2 gegeben; es sei angenommen, daß die aus
dem Walzspalt austretende Banddicke periodische, durch die Stützwalzenexzentrizität
verursachte Schwankungen enthält, und daß zum Zeitpunkt t1, beispielsweise durch
eine sprunghafte Zunahme der in den Walzspalt eintretenden Banddicke verursacht,
die aus dem Walzspalt austretende Banddicke eine sprunghafte Änderung erfährt.
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Der Zeitverlauf #ha1 zeigt den Verlauf der Banddicken-Abweichung von
einem nicht näher bezeichneten Mittelwert.
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Der Zeitverlauf a ha3 gibt den um die Zeit für eine Stützwalzen-
| Umdrehun w erschobenen |
| sw |
Zeitverlauf 4 ha1 wieder.
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Den Zeitverlauf # ha4 erhält man nach dem sogenannten Gagemeter-Verfahren
aus den Signalen t F und b SA-w Hier ist zu erkennen, daß die Störungen, die von
der Stützwalzen-Exzentrizität herrühren, in "falscher" Richtung liegen.
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Der Zeitverlauf für b ha5 entspricht dem um die Zeit für eine Stützwalzen-
| Umdrehung verschobenen |
| sw |
Zeitverlauf A ha4.
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Zur Verdeutlichung ist in Fig. 2 auch der Zeitverlauf für die Differenz
der Signale #ha4 und #ha5 eingezeichnet.
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Der Zeitverlauf ha6 gibt das Ausgangssignal der Sumi.en stelle S2,
das dem Regler R zugeführt wird, wieder.
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Ein Vergleich der Zeitverläufe iShal (tatsächlich aus dem Walzspalt
austretende Banddicken-Abweichung) und ha6 zeigt, daß das dem Regler zugeführte
Signal einmal die periodischen Störungen phasenrichtig enthält, und daß zum zweiten
der auftretende Sprung unverzögert erkannt wird.
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Mit einem genügend schnellen Stellglied ist somit eine Ausregelung
sowohl der periodischen, von der Stützwalzen-Exentrizität herrührenden, als auch
der nichtperiodischen Störungen möglich.
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Durch die Verarbeitung der direkt gemessenen Banddicken-Abweichung
ist eine hohe stationäre Genauigkeit der Banddicke gewährleistet.
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Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird ferner erreicht, daß
bei einer automatischen Banddickenregelung kleinere Banddickenabweichungen zu erzielen
sind.