EP2305393B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln eines Antriebs - Google Patents

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EP2305393B1
EP2305393B1 EP20100177045 EP10177045A EP2305393B1 EP 2305393 B1 EP2305393 B1 EP 2305393B1 EP 20100177045 EP20100177045 EP 20100177045 EP 10177045 A EP10177045 A EP 10177045A EP 2305393 B1 EP2305393 B1 EP 2305393B1
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reel
coiler
roller
distance
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Erik Seekamp
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    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C47/00—Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
    • B21C47/003—Regulation of tension or speed; Braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H23/00—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs
    • B65H23/04—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally
    • B65H23/18—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web
    • B65H23/195—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in winding mechanisms or in connection with winding operations
    • B65H23/198—Registering, tensioning, smoothing or guiding webs longitudinally by controlling or regulating the web-advancing mechanism, e.g. mechanism acting on the running web in winding mechanisms or in connection with winding operations motor-controlled (Controlling electrical drive motors therefor)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/48—Tension control; Compression control
    • B21B37/52—Tension control; Compression control by drive motor control
    • B21B37/54—Tension control; Compression control by drive motor control including coiler drive control, e.g. reversing mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2701/17—Nature of material
    • B65H2701/173—Metal

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for controlling a drive, in particular a reel drive or roller drive, preferably for a cold rolling mill.
  • the thickness of the rolled strip depends, inter alia, on the tensile force exerted on the strip during the rolling process.
  • an out-of-roundness of the reel around which the tape is wound or unwound, or a reel hitting, or an out-of-roundness of a roller or roller around which the tape is guided can lead to undesirable fluctuations in the tensile force on the tape and thus the tape thickness.
  • a device and a method for controlling a rolling mill reel is known with a drive motor using a control loop with a draft regulator and another control loop with a speed controller.
  • the speed controller forms a torque setpoint for the drive motor from a difference between a speed actual value and a speed setpoint value of the drive motor fed to it.
  • the tension controller forms the speed setpoint as output signal.
  • the speed control is subordinated by the control loop of the tension control by the control loop.
  • the cold-rolled strip mill comprises at least one controllably adjustable roll stand in which the strip is deformed by a controllable rolling force and controllable reels equipped with electric motors, wherein a regulated strip tension is set between reels and rolling stand or optionally between other stands.
  • the rolling force is controlled in advance, depending on the decrease in the predicted Size kept constant, to achieve a constant strip thickness over the strip length.
  • the rolling force of each rolling mill, the rolling speed and the strip tension are matched, the strip speed between the unwinding reel and the first rolling stand being influenced in such a way that the mass flow through the rolling mill per unit time is constant.
  • a method for controlling a drive, in particular a Hespelantriebs, preferably for a cold rolling mill comprises the following steps: measuring an angle-related information and distance-related information, and compensating a wave or reel impact by means of the angle-related information and the distance-related information ,
  • the method can be used in a variety of industrial work environments, such as a rolling mill, for example, a cold or hot rolling mill, a shearing machine, a belt mill, or a conveyor belt plant.
  • a reel or coil or reel for winding or unwinding a preferably formed as a metal strip band can be used.
  • This can be a unwinding reel the band for further processing, for example by means of rollers, make available and / or a take-up reel can wind up an already processed band.
  • the metal strip may be, for example, an iron or steel strip.
  • Other tape-shaped materials may also be used, such as non-precious metal or plastic.
  • Unroundness of the reel caused, for example, by clamping the tape in a reel slot, by not centering or by a first turn of the tape on the reel, for example, when wound without a slot, can cause periodic disturbances or a reel hitting.
  • the perturbations may be that, as the reel rotates at a constant rotational speed due to the unruliness of the reel, there are periodic variations in the tensile force acting on the tape and, consequently, periodic variations in the tape thickness of the rolled strip.
  • Out-of-roundness of press rolls between which the belt is guided and / or out-of-roundness of a pulley over which the belt passes may also cause periodic variations in belt thickness.
  • the invention may be used, except for the reel stroke, also for compensation of disturbances due to non-circularity of other rolls or rolls, such as press rolls, rotary rolls, work rolls, or back-up rolls. Everything that is done on the example of the reel impact also applies to a compensation of disturbances due to non-circularity of other rolls or rolls.
  • a control variable can be determined, which can be fed to the reel drive, whereby the reel drive can be regulated or controlled to compensate for the periodic disturbances or to compensate for the reel impact.
  • a compensation of the reel impact can be made so that a control of the winding or unwinding of the tape, in particular the control of a motor for rotating a reel, is carried out so that, despite the presence of runout, the pulling force acting on the unwound or wound tape is kept constant becomes.
  • no measurement of the tensile force acting on the band is necessary for controlling. Tensile force measurements are generally technically very demanding and consequently also very expensive and also prone to failure and less accurate than measurements of the angle-related and distance-related information.
  • the reel drive may comprise a, preferably electric, motor which drives the reel.
  • a total torque of the reel drive with or without reel or the motor and / or a speed of the reel to compensate for the reel impact or to compensate for caused by runout of the reel fluctuations of a tensile force acting on the tape can be increased or decreased.
  • the total torque of the reel drive and / or the speed of the reel can be used in particular as reference values or setpoints of a torque control or speed control of the reel drive, preferably by a size relating to a movement of a band wound up or unwound around the reel, for example the tensile force acting on the tape or a speed of the tape to keep constant.
  • the out-of-roundness of the reel can be described, for example, with a functional dependence of the reel radius on a rotation angle of the reel.
  • the radius of a non-round reel in a first interference-free angle range may have a first or regular radius value and in a second noisy angle range a second, compared to the regular radius value excessive radius value, the second angular range, for example, less than 1 degree or 10 degrees may be and the first angular range may extend over 360 degrees minus the second angular range.
  • the total torque during the unwinding or rolling up of the band over the second angular range can be reduced compared to the value of the total torque during unwinding or unwinding of the band over the first undisturbed angular range. for example, by reducing a motor current, so that the tensile force acting on the band remains constant.
  • the total torque can be increased again.
  • a functional dependence of a spin of the reel or a total torque of the reel driving motor of the angle-related information and distance-related information can be determined.
  • a manipulated variable of the control for example a motor current, can be used.
  • the functional dependence of the spin of the reel on the angular and distance-related information is based on the fact that the angle of rotation of the reel as a function of the distance of the belt and the spin of the reel can be formed as a two-fold derivative of the rotation angle with time.
  • a suitable value for the total torque of the reel-driving motor can be determined, whereby the reel stroke can be compensated.
  • the runout of the press rolls can be compensated by controlling one or more vertical hydraulic cylinders, wherein a vertical position of the press rolls can be changed or adjusted by means of the cylinders.
  • an adjustable basic torque and a calculated additional torque in particular as parts of the command variable of the torque control of the reel drive, can be used.
  • the adjustable basic torque can be set, for example, via an operating console.
  • the adjustable basic torque for trouble-free operation of the reel or operation of the reel without Reel can be set or fixed and the additional torque can be determined to compensate for disruption caused by reels in a troublesome operation of the reel or operation of the reel with reel impact.
  • the additional torque required to compensate for the recoil stroke and the adjustable basic torque can be superimposed to produce the total torque.
  • the total torque can thus be used as a reference variable of the torque control of the reel drive.
  • the angle-related information can be measured as a rotation angle and / or a rotational speed and / or a rotational acceleration of the reel.
  • the angle of rotation of the reel may be provided continuously or, for example, as a time series with discrete, preferably equidistant, values.
  • the rotational speed and / or rotational acceleration can also be determined from the angle of rotation, preferably by means of simple or multiple differentiation with respect to time. It is also possible to measure the rotational speed or spin alone, the remaining quantities being calculated or determined continuously or from the quantity measured as a time series.
  • the distance-related information is measured as a distance and / or speed and / or acceleration of the band.
  • the distance can be provided continuously or as a time series with discrete, preferably equidistant, values.
  • the speed and / or acceleration of the band can also be determined from the distance, preferably by means of simple or multiple differentiation with respect to time. It is also possible to measure the speed or acceleration of the strip alone, with the remaining quantities being calculated or determined from the variable measured continuously or as a time series.
  • the distance-related information may relate to the following quantities: a distance (s) and / or speed (v) and / or acceleration of the Band. In this case, each of the distance-related information, alone or in combination with at least one further distance-related information, can be measured.
  • the angle-related information may relate to the following quantities: a rotation angle and / or a rotational speed and / or a rotational acceleration of the reel, the roller or roller. In this case, each of the angle-related information, alone or in combination with at least one further angle-related information, can be measured.
  • the measurements of the sizes relating to the distance-related information may be carried out at several locations, preferably simultaneously.
  • the same size for example, the distance or speed or acceleration of the tape can be measured at the measuring points.
  • Different sizes can also be measured at the measuring points, for example the distance and speed or the distance and acceleration.
  • numerical values of the angle-related and / or distance-related information for achieving a stable control of the reel drive can be smoothed, for example by means of a filter and / or a moving average and / or averaging over a plurality of rotation periods.
  • the angle-related information on a motor axis of the reel drive and / or on a reel shaft and / or on the reel and / or on the belt in a wrapping area of the reel and / or on a rotational axis of a guide roller and / or on a shaft of a Rotary roller to be measured.
  • the measurement can be performed at one or more locations.
  • Measured values which are obtained from measurements carried out at several points can be standardized for conversion into a uniform value range, for example to a value range of a single measuring point, for example at the motor axis, by means of a preferably linear transformation. Standardization makes it possible to compare the time series or measured values obtained at different locations by means of measurements.
  • the angle-related information can also be determined directly from the manipulated variable of the control, for example a motor current, or from a signal provided by the motor. It is also possible to retrofit a reel drive or a rolling mill for measuring angle-related information.
  • the distance-related information may be measured on the tape in an area outside the wrap area of the reel.
  • the area may preferably be in front of the reel (in a take-up reel) or after the reel (in a reel-up reel) and / or between the reel and a diverting pulley and / or between a diverting pulley and a rotating drum.
  • the obtained measured values can be used for a consistency check of the measurements and / or for averaging over several measurement locations.
  • averaging a single resulting time series for the angle-related information and / or the distance-related information can be provided from the values of several time series.
  • the averaging can also be carried out as weighted averaging, where a weighting may depend on the measurement reliability of a measurement and / or on a signal-to-noise ratio of the measured values.
  • a functional dependence of the angle of rotation ⁇ of the reel on the distance s of the belt can be determined as ⁇ ( s ). From the angle-related and distance-related information can also be a functional dependence of the route s of the rotation angle ⁇ as s ( ⁇ ) are determined.
  • the measurements of the angle of rotation and the distance can be carried out synchronously, so that each of the discrete or continuous time values is assigned a rotational angle value and a distance value.
  • the distance value can be directly assigned to the angle of rotation value, so that the time can be eliminated as an independent variable and a direct relationship can be established between angle of rotation and distance.
  • the functional dependencies between distance and angle of rotation as well as the measured angle-related information and the measured distance-related information serve to calculate or determine an additional torque required to compensate the reel stroke from the functional dependence of the angle of rotation on the distance and / or the functional dependence of the distance on the angle of rotation and / or the angle-related information and / or the distance-related information.
  • the values of a single or even two or more previous, for example complete (360 °) revolutions are used to compensate for the reel impact.
  • the measured out-of-roundness or fluctuation in the speed or uniformity of the tape travel and thus the tape tension can be considered as an approximation of the variation occurring in the current revolution and used to compensate, for example, by changing the drive torque and / or the drive speed.
  • the measured values can be synchronized in a mathematical and / or equidistant manner.
  • the discrete measured values can be interpolated into continuous progressions.
  • the continuous course of the angle of rotation and the continuous course of the distance can then be sampled synchronously, wherein the sampling can optionally be carried out at equidistant time intervals.
  • the functional dependence of the angle of rotation ⁇ of the reel on the distance s of the strip is preferably determined as a functional approximation ⁇ ( s ).
  • a functional approximation may be in the form of a polynomial or polynomial series, for example a discrete Fourier series.
  • numerical value ranges of the rotation angle ⁇ and the distance s can be used to approximate or approximate or represent the rotation angle ⁇ as a function of the distance s, for example as a polynomial.
  • the mutual dependencies ⁇ (s) or s ( ⁇ ) can be determined from the approximation ⁇ (t) and s (t).
  • the variables for controlling the reel drive or the motor can be calculated, for example according to equation (1).
  • the necessary derivatives or differential quotients can be determined either analytically or numerically.
  • the control can be performed solely on the basis of either a function ⁇ (s) of the angle of the path or a function s ( ⁇ ) of the path of the angle.
  • the control may be performed exclusively on the basis of a function ⁇ (t) of the angle of the time and a function s (t) of the distance from the time.
  • the additional torque required to compensate for the recoil impact on the reel drive in dependence on the speed and / or acceleration of the belt, the functional dependence of the rotation angle of the reel of the travel of the belt, from the first derivative of the functional dependence of the second Derivation of the functional dependence or of an inertial moment of the motor and / or the reel are determined.
  • ⁇ M t J ⁇ s ⁇ t 2 ⁇ ⁇ s t + s t ⁇ ⁇ s t
  • the additional torque of the motor is not equal to zero when there is an acceleration of the band other than zero or a reel impact.
  • the angle-related information and distance-related information can each be stored or stored in at least one shift register or ring memory or memory.
  • Values for example the angle-related information and / or distance-related information and / or the functional dependency of the angle of rotation on the path and / or the additional torque of the motor as well as other calculated and / or calculated values may preferably be in the at least one shift register or the at least one ring memory or memory Overwrite measured values relating to a current or last complete revolution of the reel previously stored values.
  • the shift register for example, after completion of a full rotation of the reel, only contain values regarding the current, just completed turn of the reel. However, before completion of the full revolution, the shift register may also contain values from the previous revolution of the reel. It is also possible to store values concerning several revolutions. The stored information may be used to calculate or determine the additional torque required to compensate for the recoil impact on the reel drive.
  • a plurality of shift registers can be used to store measurement data and / or the intermediate and / or final results.
  • the additional torque on the reel drive relating to the current rotation of the reel can be determined by means of the angle-related information and distance-related information relating to a previous rotation of the reel. Due to the periodic or quasi-periodic course of the angle-related information and distance-related information, the course for the previous rotation of the reel coincides exactly or largely or approximately with the course for the current revolution of the reel. For each revolution of the reel, the additional torque can be stored on the reel drive, so that for compensating the buffalo related disturbances concerning the current revolution of the reel, the stored values of the additional torque relating to a previous revolution of the reel can be used.
  • the additional torque may be generated to compensate for reel-induced disturbances that occur periodically with a reel rotation period.
  • the magnitude of the additional torque may be determined so that a perturbation produced by the reel stroke of the previous revolution could have been compensated by the additional torque, the additional torque being applied prior to the occurrence of the expected recoil stroke, preferably by a variable rate of less than 0.1 % or 1% or 10% of the reel rotation period
  • the additional torque on the reel drive can be determined at a time during the current rotation of the reel, which has a time interval to a caused by the reel disruption of the previous revolution of the reel.
  • the time interval can be selected by the variable Vorhalt smaller than the reel rotation period, so that is calculated by the variable Vorhalt before the expected disturbance, the additional torque to compensate for the disturbances.
  • the manipulated variable of the control for example the motor current, for setting the additional torque can also be changed or adjusted by the variable derivative before the expected disturbance.
  • variable derivative can in particular be designed to compensate signal propagation times and / or reaction times of electromechanical components, such as, for example, of the motor and / or of actuators such that in particular the Time for the generation or adjustment of the additional torque as possible coincides with the time for the occurrence of the fault.
  • the reference variable of the torque control can have a regular value.
  • the reference variable of the torque control can be assigned a relation to the regular value changed, for example, greater or lesser value.
  • the time course of the additional torque according to equation (1) may have a time course which precedes by a time interval or Vorhalt the time course of the reel radius, but correlated with a time-shifted course of the reel radius or preferably directly proportional to it.
  • the time course of the reel radius corresponds to a chronological course of the reel-related disturbance.
  • the additional torque can be generated at a time which has a definable or selectable time interval to a caused by the recoil disturbance of the previous revolution of the reel.
  • the time interval may be formed as a time difference between a maximum of the time curve of the additional torque during the current revolution and a maximum of the time profile of the disruption caused by the reel impact during the previous revolution.
  • the time interval can also be formed as a time difference between a start of the increase in the time course of the additional torque during the current revolution and a start of the increase in the time course of the disturbance during the previous revolution.
  • the time interval between the additional torque and the disturbance caused by the reel stroke of the previous revolution can be selected smaller by the lead than the reel rotation period. Thus, for the current revolution of the reel, the additional torque precedes the anticipated reel-induced disruption.
  • the lead can be variably set to allow it to be adjusted as necessary during operation of the mill to improve or optimize reel stroke compensation or associated control.
  • the lead can have the value zero or an experimentally determined value.
  • the derivative may be changed or adjusted adaptively or iteratively to minimize the acceleration of the band.
  • An adaptive adjustment of the inventory during the operating time of the rolling mill can be achieved by means of a, preferably recurrent, or optionally feedforward, neural network.
  • the angle-related and distance-related information may also be used to compensate for out-of-roundness of press rolls or to control a vertical position of the press rolls between which the press belt is passed.
  • the vertical position of the press rolls, work rolls or back-up rolls may preferably be detected or changed or adjusted by means of hydraulic cylinders or linear hydraulic motors or electromagnetic linear motors.
  • the discrete rotational speed and / or the discrete rotational acceleration determined as discrete rotational distance functions from discrete values of the rotational angle can be assigned as functions of the discrete travel distance to an offset by one offset discrete travel distance.
  • the mapping is used to determine the functional dependence of the additional torque required on the reel drive to compensate for the reel impact of the angle-related information and distance-related information.
  • a first discrete rotation angle can be assigned to a first discrete path.
  • One of the first discrete rotation angle subsequent, second discrete rotation angle can one the first discrete path following, second discrete path are assigned.
  • a discrete value of the rotational speed can thus be assigned to the middle between the first and the second distance.
  • the associated offset is half the difference between the first and the second distance.
  • a discrete value of the spin can be assigned to either the middle between the first and the second distance or the second distance.
  • the associated offset is either half the difference or the full difference between the first and second paths.
  • the total torque, in a disorder caused by the reel bounce, for controlling the reel drive can be changed as follows: with an increase in the speed of the belt and / or an occurrence of an acceleration of the belt and / or an increase in the rotational speed of the motor and / or an occurrence of a rotational acceleration of the engine, the total torque can be reduced by the additional torque.
  • the total torque can be increased, preferably to its value before the occurrence of the disruption caused by the reel impact.
  • Another aspect of the invention relates to a device for controlling a drive for a reel or a roller or a roller, in particular in a cold rolling mill.
  • the apparatus is suitable for use in a variety of work environments, such as in a hot rolling mill, a shearing machine, a belt line, or a conveyor belt system.
  • the device comprises a rotation sensor, a displacement sensor and a computing unit.
  • the rotation sensor which can output a rotation sensor signal, is for measuring an angle-related Information trained.
  • the displacement sensor which can output a displacement sensor signal, is configured to measure distance-related information.
  • the device may also include a plurality of rotary sensors and / or displacement sensors, which are preferably positioned at different locations.
  • the arithmetic unit can be coupled or coupled to the rotary sensor, the displacement sensor and the reel drive. Furthermore, the arithmetic unit is designed to calculate and output from the angle-related information and the distance-related information a reference variable designed as additional torque or a desired value for controlling or regulating the reel drive. By means of the reference variable, the reel drive can compensate for a reel impact or disturbances caused by an ovality of the reel, wherein the compensation can be carried out in particular according to the method described above.
  • the device may include a speed control of the reel drive and / or a torque control of the reel drive and / or a speed control of the belt.
  • the rotation sensor may comprise an incremental encoder, and / or an absolute value encoder, and / or a potentiometer, and / or a Wiegand sensor and / or a gyroscope.
  • the rotation sensor for measuring the angle-related information on a motor axis of the reel drive and / or on a reel shaft and / or on the reel and / or on the belt in a wrap area of the reel and / or on a rotational axis of a guide roller and / or be arranged on a shaft of a rotary roller.
  • the displacement sensor may comprise an incremental encoder and / or absolute value encoder.
  • a measurement can be carried out by counting pulses.
  • the displacement sensor may be arranged on the belt in a region outside the wrap region of the reel, the region preferably in front of the reel (in a take-up reel) or after the reel (in an unwind reel) and / or between the reel and a deflection reel and / or between the pulley and a rotating roller or roller can lie.
  • the device may comprise at least one filter, for example a low-pass filter, for achieving stable regulation of the reel drive by smoothing numerical values, in particular the angle-related and / or distance-related information.
  • the at least one filter can be coupled on the input side with the rotary sensor and / or displacement sensor and on the output side with the arithmetic unit.
  • Fig. 1a and Fig. 1b typical forms of a reel impact 10 are shown.
  • the compensation of the reel impact 10 relates to the detection of non-circularities on winding reels and tape-guiding rollers.
  • Out-of-roundness is mainly caused by the clamped beginning of the strip in the clamping slot 12 of a reel 10 or by a winding jump 14 of the first layer on the reel 10. Roundnesses in rolls arise from non-centered mounting or deformed cross sections.
  • the reel impact 11 can by clamping the belt 13 in the clamping slot 11 ( Fig. 1a ) or by the winding jump 14 of the first turn, when wound without a slot ( Fig. 1b ). According to the invention, the shape and position on the diameter of rolling mill reels for adjustment is detected.
  • out-of-roundness acts as a pulsating Bandzugabweichung and thus as a thickness error in the band 13.
  • out-of-roundness affects in the form of a velocity error.
  • the radius can be as in Fig. 4 Shown to change over an angle from 0 to 2 ⁇ .
  • ⁇ ( s ) const.
  • the first term is omitted and the acceleration of the angle depends only on the radius and on the path acceleration.
  • the mass inertia must be compensated for out-of-roundness or for web acceleration.
  • the relationship between s and ⁇ must now be recorded in one turn operation.
  • the function ⁇ ( s ) can be recorded with a digital XY recorder and then processed mathematically. In practice, the evaluation can be carried out directly in a control or regulation unit.
  • the reel 10 or the roll is divided into angular segments ⁇ . Each segment becomes a calculation d ⁇ ds . ie the first derivative ⁇ to s, assigned. All segments are chosen the same size.
  • the out-of-roundness is measured using two pulse generators (incremental encoder or absolute value encoder).
  • the one encoder is coupled to the belt 13 (rotary roller, speedometer roller) and forms the railway line or distance s from.
  • the other donor is ideally the Speed sensor of the motor or is separately attached directly to the shaft and transmits the elapsed angle and defines the segments.
  • Pulse generator on the belt 13 for the distance s Pulse generator on the belt 13 for the distance s, and pulse generator of the winding drive for the rotation angle ⁇ .
  • the value pair 1 stands at the beginning of the measurement, the value pair 2 at the end of the measurement of the segment.
  • the result is stored for reading at the next revolution in a shift register, listed in the segment order.
  • the entire circumference of the reel 10 is deposited over a revolution.
  • the shift register is designed as a ring buffer so that the values are overwritten after one revolution. With inaccurate measurements, several revolutions can be averaged.
  • the shift register is provided with a variable lead.
  • This variable derivative takes into account the running times and response times of the controls and actuators. This can also be compensated for the offset described above, if this is not taken into account in the calculation.
  • the two shift registers are under Consideration of Vorhaltes linked to the web speed and with the web acceleration.
  • Fig. 9a is a schematic diagram of a scheme for compensating for in Fig. 1a, Fig. 1b 1.
  • a basic torque M 0 is set or set to an operating console 35.
  • the adjustable basic torque M 0 is provided for trouble-free operation of the reel 10 or operation of the reel 10 without reel impact 11.
  • a motor or reel drive 24 drives the optionally non-round reel 10, from which the belt 13 is unwound.
  • the rotation angle ⁇ of the reel is measured via a rotary sensor 28 in the form of a pulse generator or absolute value encoder.
  • a travel sensor 30 embodied as a laser or absolute value transmitter, the travel distance s or a surface speed of the belt is measured. The measured values of the rotation angle ⁇ and the distance s are then fed to the arithmetic unit 33.
  • the arithmetic unit 33 calculates an additional torque ⁇ M according to equation (1), which is superimposed with the adjustable basic torque M 0 to form a total torque M soll .
  • the total torque M soll is supplied to the controller 31 as a reference variable of a controller 31 designed as a torque controller.
  • the controller 31 determines a current i 0 + ⁇ i, which is supplied as a manipulated variable of the controller 31 to the motor 24 for adjusting a force exerted on the reel 10 torque M is , wherein the applied torque M is formed as a control variable or actual value of the controller 31.
  • the current i 0 + .DELTA.i comprises a base current i 0 and an additional current .DELTA.i, wherein the base current i 0 is in a trouble-free operation of the coiler 10 or for adjusting the applied torque M a operation of the reel 10 is formed with no reel stroke 11, and the additional current ⁇ i for setting the additional torque .DELTA.M in a troublesome operation of the reel 10 or an operation of the reel 10 with reel impact 11 is formed.
  • the applied by the additional flow .DELTA.i, increased or reduced, applied torque M is the The motor 24 is designed to compensate for variations in tension on the web 13 caused by the reel impact 11.
  • the controller 31 adjusts the applied torque M is applied to the reel drive 24 to the predetermined basic torque M 0 .
  • Fig. 9b shows a schematic diagram of a second embodiment of a regulation for compensating the reel impact.
  • This embodiment differs from the embodiment in FIG Fig. 9a in that in the embodiment according to Fig. 9b a speed n 0 of the motor 24 or reel 10 is preset or adjusted on the control console 35.
  • the input speed n 0 and the additional speed ⁇ n entered in the operating console are superposed on the total rotational speed n soll , which is supplied as a reference variable of the controller 31 designed as a speed controller.
  • the measured or around the reel drive 24 exerted speed n is formed as a control variable or actual value of the controller 31st
  • Fig. 9c shows a course of a torque exerted on the motor 24 M is for compensating for a reel 11 caused by a disturbance and a course of a belt speed v, which varies due to the reel 11, depending on the time t and the rotation angle ⁇ of the reel 10th
  • Fig. 10 shows a measuring arrangement for measuring the rotation angle ⁇ of a reel and the distance s of a strip in a cold rolling mill.
  • the belt 13 is unwound from the reel 10, guided over the deflection roller 40 between the work rolls 42. Between Work rolls 42, the material in the flow disk 46 is transformed. On the belt 13 Anlagenschwankisme can occur due to ovality of the reel 10.
  • the rotational angle ⁇ and / or the rotational speed of the motor 24 is measured by means of a pulse generator 17.
  • Another pulse generator 17 for detecting the distance s of the belt is positioned on the deflection roller 40, wherein the distance s is determined from the measured speed of the deflection roller. Further, a pulse generator 17 for measuring the rotational speed or the rotational angle of the rotary roller 44 is provided.
  • the distance s of the belt is detected on the belt 13 by means of a laser sensor 39, which is positioned between the deflection roller 40 and the rotating rollers 42.
  • the reel impact acts at usual rolling speeds in orders of magnitude well below 100 milliseconds and can be compensated only insufficiently by direct train controls.
  • an adapted dead-time control is used to compensate for the reel impact.
  • the, usually existing pulse generator on the reel motor and the pulleys are used. These measurements are very stable and require no additional effort.
  • the pulley pulser is used on the roller motor.
  • the roller diameter is recorded by means of a gear, the belt speed with a decrease in the stitching.
  • the advantage is that a transducer or sensor is firmly connected to the belt 13 and clamped directly to the rotary encoder of the respective reel 10.
  • the belt speed can also be detected by a laser measurement.
  • Tensile measurements are overload sensitive due to the large tension range, eg of about 1: 20, maintenance-intensive and inaccurate in the lower range. Because of partially eccentric belt support due to flatness errors, measuring devices are required on both sides of the roller. According to the invention, no strip tension measurement is used.
  • the reel impact concerns uncoiling and coiling.
  • Fig. 10 For cold rolling mills, the reels 10 are arranged in front of and behind the roll stands as draw ropes. Due to a partially larger radius on the reel diameter (reel impact), the tension of the tight strip 13 between the roll stand and the reel 10 increases. This increase in tension has an effect as a defect in the strip thickness.
  • the invention detects the reel impact and corrects the resulting tensile defects of the reel 10 and / or the employment of the rolling stand.
  • the detection of the change in train is carried out using the usually already required for other control tasks, measuring stable encoder and facilities for the rolling mill.
  • the out-of-roundness is determined without additional aids such as tension measuring devices, and in a torque control, an additional torque .DELTA.M is connected to the reel 10 as a compensation or carried out at speed control, a speed correction.
  • the pulse generator 17 Since the pulse generator 17 is not arranged directly on the object to be measured (reel 10), but on the motor 24, which is connected to the reel 10 via a gear 32, the engine revolution on the reel rotation ( ⁇ ) must be converted.
  • a pulse adjustment 48 is provided to the transmission 32.
  • one reel turn corresponds to 2.354 engine revolutions, that is, the gear stage.
  • the speed of the belt 50 is to be understood as the revolution (angle) of the reel 10, which is derived from the engine rotation and transmission ratio.
  • the impulse adjustment 52 on v-band, as well as the pulse adjustment 48 to the transmission show that the physical raw signals from the pulley or the roller encoder still need to be converted.
  • 1000 rolling-motor pulses with a roll diameter of 312 mm correspond to a strip length (s) of 243.56 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)

Description

  • 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.
  • Aus der DE 196 14 300 A1 ist ein Verfahren zur selbstregulierenden Kompensation der Auswirkung des ungleichmäßigen Rundlaufs einer Rolle bekannt. Die Kompensation dient einer Zugregelung bzw. Zugsteuerung einer Haspelanlage. Die Regelung findet auf Basis folgender gemessener Größen statt: Bandzug, der mit einer Zugistwerterfassungseinrichtung erfasst wird, Drehwinkel der Rolle, der mit einer Drehwinkel/Drehzahl-Erfassungseinrichtung erfasst wird, und Rollenradiusistwert, der mit einer Radiuserfassungseinrichtung erfasst wird. Ein funktionaler Zusammenhang zwischen dem Bandzug und dem Drehwinkel der Rolle wird mittels einer Fourier-Analyse hergestellt, woraus schließlich ein Zusatzdrehmoment zum Reduzieren der Zugistwertschwankungen ermittelt wird.
  • 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 Hespelantriebs, 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 Ab-wickelhaspel 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 der Erfindung wird die wegstreckenbezogene Information als eine Wegstrecke und/oder Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Bandes gemessen. 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.
  • 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 winkelbezogene Information und die gemessene 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
    Figure imgb0001
  • 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), s̈(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 Endergebnissen 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 Antriebs für einen Haspel oder eine Walze oder eine Rolle, 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. Der Wegsensor kann an dem Band 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 ,
    Figure imgb0002
    Fig. 8
    eine Prinzipdarstellung für die Ermittlung der Ableitung der Drehgeschwindigkeit nach der Wegstrecke dΩ ds ,
    Figure imgb0003
    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
    Figure imgb0004
  • Die Winkelgeschwindigkeit Ω lässt sich als erste Ableitung nach der Zeit bestimmen: dφ dt = φ t = Ω t = s t ⋅ φ s t
    Figure imgb0005
  • 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
    Figure imgb0006
  • 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
    Figure imgb0007
     beschrieben, wobei J dem Massenträgheitsmoment entspricht und Ω = dφ dt
    Figure imgb0008
     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 ,
    Figure imgb0009
    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 ϕ2 - ϕ1 in der Form dφ ds = φ 2 - φ 1 s 2 - s 1
    Figure imgb0010
     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 .
    Figure imgb0011
  • 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 .
    Figure imgb0012
  • 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 M0 wird an eine Bedienkonsole 35 vorgegeben oder eingestellt. Das einstellbare Grunddrehmoment M0 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 M0 zu einem Gesamtdrehmoment Msoll überlagert wird. Das Gesamtdrehmoment Msoll wird dem Regler 31 als Führungsgröße eines als Drehmomentregler ausgebildeten Reglers 31 zugeführt. Der Regler 31 ermittelt einen Strom i0+Δi, welcher als Stellgröße des Reglers 31 dem Motor 24 zum Anpassen eines am Haspel 10 ausgeübten Drehmoments Mist zugeführt wird, wobei das ausgeübte Drehmoment Mist als Regelgröße oder Istwert des Reglers 31 ausgebildet ist.
  • Der Strom i0+Δi umfasst einen Grundstrom i0 und einen Zusatzstrom Δi, wobei der Grundstrom i0 zum Einstellen des ausgeübten Drehmoments Mist 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 Mist 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 Mist zurück an den Regler 31 zurückgeführt, so dass dem Regler sowohl die Führungsgröße Msoll als auch die Regelgröße Mist vorliegt, woraus der Regler 31 eine optimale, möglichst verzögerungsfreie Anpassung der Regelgröße Mist an die Führungsgröße Msoll 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 Mist am Haspelantrieb 24 an das vorgegebene Grunddrehmoment M0 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 n0 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
    Figure imgb0013
    ermitteln lässt. Die in der Bedienkonsole eingegebene Vorgabedrehzahl n0 und die Zusatzdrehzahl Δn werden zur Gesamtdrehgeschwindigkeit nsoll überlagert, welche als Führungsgröße des als Drehzahlreglers ausgebildeten Reglers 31 zugeführt wird. Die am Haspelantrieb 24 gemessene oder ausgeübte Drehzahl nist ist als Regelgröße oder Istwert des Reglers 31 ausgebildet.
  • Fig. 9c zeigt einen Verlauf eines auf den Motor 24 ausgeübten Drehmoments Mist 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
    s1, s2, s3
    erste, zweite, dritte Wegstrecke
    J
    Trägheitsmoment des Motors und/oder des Haspels oder der Walze oder Rolle
    M0
    einstellbares Grunddrehmoment
    Msoll
    Gesamtdrehmoment, Führungsgröße der Drehmomentregelung
    Mist
    ausgeübtes Drehmoment, Regelgröße oder Istwert der Drehmomentregelung
    ΔM
    Zusatzdrehmoment
    Δi
    Zusatzstrom, Anteil der Stellgröße der Drehmoment- oder Drehgeschwindigkeits- regelung
    i0
    Grundstrom, Anteil der Stellgröße der Drehmoment- oder Drehgeschwindigkeits- regelung
    n0
    in der Bedienkonsole eingegebene Vorgabedrehzahl des Motors
    Δn
    Zusatzdrehzahl des Motors
    nsoll
    Gesamtdrehzahl, Führungsgröße der Drehzahlregelung
    nist
    ausgeübte Drehzahl, Regelgröße oder Istwert der Drehzahlregelung
    v
    Geschwindigkeit des Bandes
    t
    Zeit
    TH
    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
    Figure imgb0014
    -Werte
    20
    Schieberegister für Ω-Werte
    22
    Schieberegister für d ⁢ Ω ds
    Figure imgb0015
    -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

Claims (15)

  1. Verfahren zum Regeln eines Antriebs für einen Haspel (10) oder 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, insbesondere für ein Kaltwalzwerk, wobei
    - eine winkelbezogene Information (ϕ) und eine wegstreckenbezogene Information (s) gemessen werden, wobei als wegstreckenbezogene Information eine Wegstrecke (s) des Bandes (13) und/oder Geschwindigkeit des Bandes (13) und/oder Beschleunigung des Bandes (13) gemessen wird, 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 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, wobei als wegstreckenbezogene Information eine Wegstrecke (s) des Bandes (13) und/oder Geschwindigkeit des Bandes (13) und/oder Beschleunigung des Bandes (13) gemessen wird, 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 (Msoll) des Antriebs (24) und/oder eine Drehzahl (nsoll) 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 (M0) und ein berechnetes Zusatzdrehmoment (ΔM) als Teile der Führungsgröße der Drehmomentregelung des Antriebs (24) verwendet werden, das einstellbare Grunddrehmoment (M0) 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 einem störungsbehafteten Betrieb des Haspels (10), der Walze (42, 44) oder der Rolle (40) oder in einem 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 (M0) überlagert werden, um das Gesamtdrehmoment (Msoll) 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
    - 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 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) mittels der gemessenen winkelbezogenen Information und der gemessenen 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 ermittelt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das zum Kompensieren der Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10) benötigte Zusatzdrehmoment (ΔM) am Antrieb (24) in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit (ṡ(t)) und Beschleunigung (ṡ(t)) des Bandes (13), von der ersten Ableitung der funktionalen Abhängigkeit (ϕ̈ (s(t))) des Drehwinkels (bp) 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 gemäß der Gleichung ΔM(t)=J·[ṡ(t)2·ϕ̈(s(t))+s̈(t)·ϕ̇ (s(t))] ermittelt wird.
  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 Anspruch 4, 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) zum Kompensieren von durch eine Unrundheit der Walze (42, 44), der Rolle (40) oder des Haspels (10) hervorgerufenen Störungen erzeugt oder angelegt wird, welche periodisch mit einer Drehperiode, vorzugsweise einer Haspeldrehperiode (TH) 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) in der vorherigen Umdrehung erzeugte Störung durch das Zusatzdrehmoment (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 (TH).
  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 diskrete Drehbeschleunigung als Funktionen der diskreten Wegstrecke (s), einer um einen Versatz verschobenen diskreten Wegstrecke (s) zugeordnet werden, und/oder
    - das Gesamtdrehmoment (Msoll) 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) zum Regeln des Antriebs (24) um das Zusatzdrehmoment (ΔM) reduziert wird.
  12. Vorrichtung zum Regeln eines Antriebs für einen Haspel (10) oder eine Walze (42, 44) oder eine Rolle (40), wobei im Gebrauch 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, insbesondere in einem Kaltwalzwerk, mit
    - einem Drehsensor (28) zum Messen einer winkelbezogenen Information (ϕ), welcher ein Drehsensorsignal ausgeben kann,
    - einem Wegsensor (30) zum Messen einer wegstreckenbezogenen Information (s), welcher ein Wegsensorsignal ausgeben kann, wobei als wegstreckenbezogene Information eine Wegstrecke (s) des Bandes (13) und/oder Geschwindigkeit des Bandes (13) und/oder Beschleunigung des Bandes (13) gemessen werden 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 (ΔM) 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.
  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 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.
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