EP2328696B1 - Verfahren zum aussteuern und/oder ausregeln einer rutschbewegung einer rolle relativ zu einem band, steuer- und/oder regeleinrichtung, maschinenlesbarer programmcode, speichermedium und industrieanlage - Google Patents

Verfahren zum aussteuern und/oder ausregeln einer rutschbewegung einer rolle relativ zu einem band, steuer- und/oder regeleinrichtung, maschinenlesbarer programmcode, speichermedium und industrieanlage Download PDF

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EP2328696B1 EP09780693A EP09780693A EP2328696B1 EP 2328696 B1 EP2328696 B1 EP 2328696B1 EP 09780693 A EP09780693 A EP 09780693A EP 09780693 A EP09780693 A EP 09780693A EP 2328696 B1 EP2328696 B1 EP 2328696B1
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EP
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control
roll
roller
strip
speed
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Ralf Smukalski
Hans-Joachim Felkl
Wilfried Tautz
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Siemens AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling and / or compensating for a sliding movement of a roller relative to a belt. Furthermore, the invention relates to a control and / or regulating device, a machine-readable program code, a storage medium and an industrial plant for carrying out the method.
  • Roller assemblies also called a tensioning roller set, as used for the invention are, for example.
  • a tensioning roller set When rolling metal strip, especially in cold rolling, and treatment lines, such as. used in the coating, pickling, heating or similar processes of metal strips.
  • These roller assemblies are used to adjust the belt tension for a metal belt to be machined.
  • the belt tension substantially influences the machining process, for example the decrease in thickness during rolling of a rolling stock.
  • roll composites can also be used in the textile industry, for example, for textile tapes or in the plastics industry or other industries in which strip-shaped material is processed, and thus also the method disclosed in the context of this application.
  • Slipping rollers can also lead to a significant loss of quality in the metal band produced or treated or to be treated. By slipping the metal strip over a roller, for example, its surface can be damaged, which possibly leads to production committee.
  • the invention is therefore based on the object to detect a slipping of a belt relative to a role in a system and this, in particular during operation of the system, to reduce or remedy.
  • the object is achieved by means of a method for controlling and / or compensating for a sliding movement of a roller relative to a belt, in particular a cold strip to be processed in a metalworking device, which is guided at an adjustable belt speed by a roller assembly comprising the roller and at least one further roller, wherein an occurrence of the sliding movement is monitored by detecting at least one technical operating size of the roll, and that when a sliding movement of the roll an actual peripheral speed of the roll and / or at least one of the at least one further roll and / or the belt speed are changed such that the Actual circumferential speed of the slipping roller and the belt speed are approximated to each other, wherein at least one of the rollers of the roller assembly as a leading role for specifying an operating parameter and at least one of the rollers as the predetermined Betri ebsparameter using the following role is formed, wherein a control of the peripheral speed of the at least one leading role by means of a PI control, wherein a control of the peripheral speed of at least one of the following roles
  • a method for detecting a sliding movement of a roller relative to a belt, in particular metal belt can be used to monitor the occurrence of belt slips.
  • the monitoring preferably takes place constantly during operation the role of composite, even during any necessary control interventions to resolve the determined band slippage.
  • At least one first operating variable of a first roller of the roller assembly is determined. Furthermore, at least one second operating variable of at least one of the further rollers of the roller assembly is determined. Based on a determined deviation of the first of the second operating variable, a sliding movement can be detected early and safely.
  • an operating variable it is advantageous to use a moment of the motor driving the monitored rollers and / or the peripheral speed of the roller.
  • a detection of a sliding movement can be carried out as follows:
  • a sliding movement relative to the metal band for example. Detected when the slave role at a motor or generating torque of the master roller driving motor for a predetermined time interval has a peripheral speed, the higher or lower is, as the peripheral speed of a comparison role, which is also covered by the roller assembly.
  • a slave pulley is considered to be slipping if, at the moment of the motor driving the master pulley, it has a revolving speed which is higher by more than 0.015 m / s for a period of more than two seconds is the revolution speed of the master roll, or at regenerative moment of the master roll driving motor has a circulation speed slower by more than 0.015 m / s for a period of more than 2 seconds, than the rotational speed of the master roll ,
  • a sliding movement relative to the metal band for example. Detected if the slave rollers at a motor or generator torque of the master roller driving motor for a predetermined time interval each have a rotational speed, the lower or is higher than the rotational speed of the master roll.
  • a master-role is then recognized as slipping, for example, when motor torque of the leading role driving motor, all the following roles have a circulation speed by more than 0.015 m / s for a period of is less than the idler speed of the leading roller for more than two seconds or, in the case of regenerative torque of the idler motor, the peripheral speeds of all following rollers are more than 0.015 m / s for a period of more than 2 seconds is higher than the rotational speed of the leading roller.
  • a motor torque is meant a torque at which the motor driving the roller drives the belt.
  • a regenerative motor is meant a torque at which the belt drives the motor driving the roller.
  • a role of a roller assembly is referred to, if this is the leading role in normal operation, that is, when no belt slipping in the roller assembly, which is in particular PI-controlled.
  • a role of a group of rolls is referred to as a slave roll, if this is a following roll in normal operation, which in particular is P-controlled.
  • that role is the master role in a role composite on which the largest Werner GmbH occurs or at which the effect caused by Glaswoods Sitch greatest force acts in the role composite.
  • Roller assemblies are understood to be tensioning roller sets which are designed for the targeted adjustment of a belt tension, in particular tension, of a belt and which have at least two rollers.
  • This method has the particular advantage that it is automated during operation of the plant, i. without the intervention of operating personnel, which on the one hand saves resources, increases the operational safety of the installation by rapid intervention and the operation of the installation as such, e.g. In terms of throughput, is improved. It is not necessary to switch off the system to eliminate belt slipping.
  • Operating parameters can be understood as meaning all control parameters which influence the operation of a roll. For example. These may be control components, such as an I-part of a PI-controlled peripheral speed of a leading role, which is used for a P-control of the peripheral speed of a following role. Also come as operating parameters operating variables, such as rotational speed, torque, speed, etc. are taken into account. In addition, further operating parameters in the form of various desired and actual values are available to the person skilled in the art.
  • the leading role and the following role interact with each other, with operating parameters of the leading role influencing the operating parameters of the following role.
  • By changing the regulation for a specific role from P-control operation to PI control operation it is achieved that, in particular, the control dead time for this role is reduced.
  • the actual peripheral speed of at least one of the at least one following roller is thereby adapted so that the slippage of one of the rollers in the roller assembly is eliminated.
  • significant changes in throughput of the system can be avoided by changing from P-mode control to PI control mode, for example by switching a peripheral speed controller associated with the particular roller, since the belt speed in the roller assembly can preferably be maintained.
  • P-controllers and PI-controllers are well known from control engineering and will not be explained further here.
  • At least one of the at least one following roller switches or controls the regulation of the at least one following roller from a P control to a PI control.
  • This causes the skidding following roller (s), i. Slave roll (n,) again follows the tape speed.
  • the master roll engages the tape no negligible polishing effect will occur on at least one slipping subsequent roll, i. Slave role, up.
  • control of all the following roles is changed from a P-control to a PI control in case of slipping movement of the leading role or switched.
  • the switching of the control operation is preferably carried out in a period of time after the occurrence of the sliding movement, in which the following rollers still have fixed band contact, ie a moment of the following rollers driving motors has not fallen below a predetermined threshold, so that the strip tension of the guided belt is maintained ,
  • control is switched back from a PI control to a P control of at least one of the at least one following roller as a function of a measure of an amount of torque of the motor driving this roller and / or as a function of the desired value Circumferential speed of the leading roller and / or as a function of the belt speed.
  • a switch back of the controller takes place when the role recognized as slipping the tape again. Then, the controller of the respective role is switched again from a PI control operation in a P control operation.
  • a threshold value can be used for an amount of a relative actual engine torque achieved by the motor driving the roller detected as being slipping. This is determined by the moment required for the roller to which a certain force acts due to the drop in tension over the roller. Possibly.
  • a gear factor is to be considered here. This required torque is set in relation, for example in the form of a quotient, with a normalization moment which, for example, is the maximum torque permitted at the motor shaft. From this, the relative target torque of the motor is formed. If the relative actual torque exceeds a certain part of the relative target torque, about 50 percent, then the role is again referred to as gripping detected and there is a switching back of the controller from PI control mode in the P-control mode.
  • a limit target revolution speed of the leading roller i. Master role, and / or a limit tape speed are provided, which falls below a switching or switching back of the controller takes place.
  • the probability of occurrence of belt chutes is significantly reduced, so that in There is generally no need to change the control mode of the controller from a P control operation in a PI control operation and thus also no need to change from a PI control operation to a P control operation.
  • this has the disadvantage that the throughput of the belt processing equipment is reduced due to the reduced belt speed.
  • a moment of the motor driving the roller is changed essentially without a jump when switching and / or switching back the control. This ensures that the rotational speed of the transferred from the slipping state in the gripping state role is not changed abruptly. An abrupt change in the speed of rotation of the roll can lead to re-occurrence of belt slippage. This is avoided by essentially instantaneously changing a moment of the motor driving the roller.
  • control and / or regulating device for a roller assembly of a system for processing metal strip, in particular cold rolling mill and / or treatment line, with a machine-readable program code which has control commands which in the execution of the Control and / or regulating device for carrying out the method according to one of claims 1 to 6 cause.
  • the object is also achieved by machine-readable program code for a control and / or regulating device for a roller assembly of a system for processing metal strip, in particular cold rolling mill and / or a treatment line, wherein the program code has control commands that the control and / or regulating device for performing of the method according to any one of claims 1 to 6.
  • an industrial plant for processing strip, in particular metal strip, with at least one roller composite comprising at least two rollers for adjusting a belt tension of the metal strip and with a control and / or regulating device according to claim 7 , which is operatively connected to at least one device for operating the rollers.
  • the treatment line 1 may include a plurality of areas for processing the metal strip B, for example, a rolling area, a metal strip coating area, a metal strip cleaning area, a cold strip thermal conditioning area, and others. These are in FIG. 1 not shown.
  • the treatment line 1 has at least one roller assembly 2.
  • the roller assembly 2 comprises in the embodiment four rollers 3, which guide the cold strip.
  • the roller assembly 2 is used to adjust the belt tension of the metal strip B in the treatment line 1.
  • the roller assembly 2 is disposed between areas of the treatment line 1, in which different belt tensions for the purpose of processing the metal strip B are set.
  • roller assemblies with more or fewer rollers than four in an industrial plant, in particular for the above-mentioned treatment line 1.
  • a roller composite has at least two rollers.
  • the roller assembly 2 comprises in the exemplary embodiment, a leading roller 3-1, which follows a predetermined target peripheral speed. Furthermore, the roller assembly 2 comprises three following rollers 3-2. The following rollers 3-2 and the leading roller 3-1 have the same target circumferential speed. However, the following rollers 3-2 are operated with a P control while the leading roller 3-1 is operated with a PI control. Not all rollers 3-1 or 3-2 must be constantly driven, but at least the leading roller 3-1.
  • That role is the leading role 3-1, in which the largest absolute Buchüber GmbH within the roller assembly 2 occurs.
  • Under absolute train translation is the quotient of higher applied to the role of actual or target tension and lower on the role of the present or target tensile stress understood. Possibly.
  • the master function of a roll can be changed from a first roll to another roll during non-slip normal operation.
  • roller assembly 2 for an industrial plant 1
  • at least one roller 3 of the roller assembly 2 is thus preferably designed as a leading roller 3-1.
  • the respective rollers 3 of the roller assembly 2 are each assigned drives 4, which drive the respective roller 3.
  • the respective drive unit 4 comprises at least one motor, as well as possibly a transmission for transmitting mechanical energy to the respective roller 3 of the roller assembly 2.
  • the peripheral speed of the rollers 3 is set with the drive units 4.
  • the drive units 4 and, if appropriate, the rollers 3 driven by the drive units 4 are in each case operatively connected to a control and / or regulating device 5.
  • the control and / or regulating device 5 By depositing a machine-readable program code 7, which is supplied by means of a storage medium 6, on which this machine-readable program code 7 is stored, the control and / or regulating device 5, the control and / or regulating device 5 is designed such that it in execution of the deposited program codes 7 can cause the implementation of an embodiment of the method according to the invention.
  • the program code 7 is stored on the control and / or regulating device 5 programmed memory.
  • the control and / or regulating device 5 operating variables of the rollers 3 of the roller assembly 2 are supplied, based on which the control and / or regulating device 5 an occurrence of Band slips in the roller assembly 2 monitored for a respective role 3. If belt slippage occurs for a roller 3, the belt slippage for the respectively recognized roller 3 is reduced or eliminated by executing the program code 7 stored in the control and / or regulating device 5.
  • FIG. 2 shows a schematic, exemplary flowchart for performing a method for controlling and / or compensating for a sliding movement of a roller, which in the form of a machine-readable program code, for example on the control and / or regulating device 5 of FIG. 1 can be deposited.
  • the flowchart in FIG. 2 assumes that when starting the procedure, the tape is already threaded into the role composite.
  • a first method step 20 the band is guided through the roller assembly, as is usually the case during operation of a treatment line 1 FIG. 1 the case is.
  • a continuous monitoring of the rollers of the roller assembly takes place on a sliding movement.
  • the monitoring preferably takes place permanently as long as the roller assembly is operated.
  • operating variables of the rollers preferably all rollers, for example their peripheral speed and / or their actual torques, are fed to a control and / or regulating device.
  • the belt speed of the metal strip can also be detected and fed to the control and / or regulating device 5.
  • a sliding movement relative to the metal band is detected when the roller has a circumferential speed which is higher or lower at a motor or generator torque of the motor driving the leading roller for a predeterminable time interval.
  • a comparison roller which is also included in the roller assembly.
  • a following role 3-2 out FIG. 1 For example, it is considered to be slipping if, at the moment of the motor driving the following roller, it has a rotational speed higher than the leading roller speed by more than 0.015 m / s for a period of more than two seconds, or if it is regenerative Moment of the leading role driving motor has a circulation speed that is slower than more than 0.015 m / s for a period of more than 2 seconds, as the rotational speed of the leading role.
  • the leading role 3-1 FIG. 1 detected as slipping when, for example, at engine torque of the leading role driving motor, all the following rollers have a rotational speed which is greater than 0.015 m / s for a period of more than two seconds in amount less than the rotational speed of the leading role or at generator torque of the leading roller driving motor, the peripheral speeds of all following rollers are more than 0.015 m / s for a period of more than 2 seconds in amount higher than the circulating speed of the leading roller.
  • a motor torque is meant a torque at which the motor driving the roller drives the belt.
  • a regenerative motor is meant a torque at which the belt drives the motor driving the roller.
  • a relative movement of the strip occurs to a circumference of a roll of the roll composite, then according to FIG. 2 in a method step 22 queried whether the sliding movement is present in a leading role.
  • a leading role is understood in the context of this embodiment, a role whose peripheral speed control is done by means of a PI control and the target peripheral speed is arbitrarily specified. Frequently, such a leading role is also referred to as master role or Speedmaster.
  • FIG. 2 queried in a method step 23, if necessary in addition to a subsequent role of the roller assembly slips.
  • the following role is understood in the context of this embodiment, a role whose circulation speed control in normal operation, i. in a metal band cross-operating state, via a P-control, wherein an I-part of the PI controller of the leading role for the P-controller of the following role is taken.
  • This I component which has been taken over for the following role, can possibly be assigned a weighting factor.
  • the target peripheral speed of a following roller and the target peripheral speed of the leading roller are usually identical.
  • a switching of the control mode of the peripheral speed controller of all subsequent rollers from a P-control mode to a PI control mode takes place. This ensures the fastest possible adaptation of the peripheral speeds of the following rollers to the belt speed, whereby a shutdown of the system, here about a treatment line, can be avoided in a sliding leading role as a result. A loss of control over the belt tension of the belt can also be avoided.
  • a method step 26 corresponding operating variables are again detected by this for monitoring the band slippage of the leading roller. From these it is determined whether further, i. After changing the control mode from P-control to PI control, for all following rollers, still slipping.
  • a method step 27 it is queried whether the slippage of the leading roller has been eliminated. If this is not the case, the corresponding PI control operation is retained for all following roles. These changes are retained until the leading role slip has been resolved.
  • control mode is switched back from a PI control mode to a P-mode control mode for all following rollers.
  • a torque limit is predetermined, which must be reached or exceeded by the motor driving the role, so that the role is recognized as gripping and thus no longer slipping.
  • This is for example, at 50% of the relative engine torque of the case.
  • the relative engine torque is formed, for example, from the desired torque, formed from the force applied to a roller and the radius of the roller, and possibly a gear factor, and the maximum permissible torque of the motor shaft. For this purpose, a varied percentage may also be taken, provided that this appears suitable with regard to the respective plant.
  • the presence of a sliding movement can then be recognized or considered as eliminated if, for example, the deviation of a belt speed from an actual peripheral speed of a roller exceeds or falls below a definable limiting value, which may be determined from plant-specific tests.
  • the switching back of the control mode of the peripheral speed controller from the PI control mode to the P control mode is carried out such that the moments of the following rollers driving motors are not changed abruptly. This avoids that an abrupt change in the peripheral speed of the following rollers caused by this again initiates a belt slippage for one of the rollers of the roller assembly.
  • a query is made as to whether the method should be ended. If this is not the case, the monitoring of all rollers of the roller assembly is continued in the presence of a sliding movement for a roller relative to the belt.
  • a step 25 the normal operation of the peripheral speed controller of the slipping following roller is switched over from a P control operation to a PI control operation. This ensures that the peripheral speed of the following roller approaches the belt speed again as quickly as possible.
  • a method step 28 operating variables of the following roller identified as slipping in method step 23 are detected. From these operating variables it is determined whether the corresponding following role continues to slip even after switching over the control operation of the peripheral speed controller. This takes place, for example, according to the method described at the beginning of the description of the drawing for detecting belt slips of the following rollers.
  • the operating variables ascertained in method step 28 are preferably compared by means of predefinable, optionally plant-specific threshold values whose overshoot or undershoot gives information as to whether a sliding movement is present or not.
  • step 29 it is queried whether the slippage of the roller has been eliminated. If this is not the case, the operating variables of the corresponding roller for monitoring the sliding movement continue to be recorded. Further, the following role continues to be operated with changed control operation of the peripheral speed controller.
  • step 29 If a query is made in step 29 as to whether the slippage has been remedied and if this has been found to be eliminated, then the control operation of the following roller is changed from a PI control operation to a P control operation on the one hand.
  • a torque limit is predetermined, which must be reached or exceeded by the motor driving the following roller, so that the following roller is again recognized as being gripping and therefore no longer slipping.
  • the relative engine torque is formed, for example, from the desired torque, formed from the force applied to a roller and the radius of the roller, and possibly a gear factor, and the maximum permissible torque of the motor shaft. For this purpose, a varied percentage may also be taken, provided that this appears suitable with regard to the respective plant. Nor is necessarily the use of the here described relative engine torque of the following role driving motor required.
  • a query is made as to whether the method should be ended. If this is not the case, the process continues to be carried out in order to identify and eliminate belt slips within the roller assembly.
  • FIG. 3 shows a schematic flow diagram for an alternative embodiment of the method according to the invention.
  • the strip is first guided through the roller assembly.
  • a method step 21 there are recorded operating variables of the respective rollers of the roller assembly in order to monitor them with regard to a sliding movement of band relative to a roller of the roller assembly.
  • a query is made as to whether a roll is recognized as slipping. If this is not the case, the slippage continues to be monitored until a slipping motion is detected.
  • a reduction of the strip speed of the strip guided by the roll composite is effected in a method step 34 by a control and / or regulating device.
  • a control and / or regulating device By reducing the belt speed, the likelihood of slipping is reduced, so that it can be assumed that the slipping roller picks up again at a certain threshold belt speed.
  • the reduction of the belt speed preferably takes place as a function of the intensity of the detected sliding movement, for example the amount of the torque difference present between the set torque and the actual torque in the present sliding movement.
  • the target circumferential speed of the slipping roller or even the non-slipping rollers of the roller composite is to be adapted to the changed belt speed accordingly.
  • a method step 35 once again one or more operating variables of the rollers of the roller assembly are detected in order to detect the presence of belt chutes within the roller assembly.
  • step 36 it is queried whether the slippage of the roller has been eliminated. If this is not the case, then in step 34, the belt speed is further reduced.
  • step 36 The reduction of the belt speed and the check whether the slippage has been eliminated are continued until, in step 36, it is stated that there is no more slipping movement of the belt relative to the roller.
  • the belt speed of the belt can be increased again by the roller assembly in order to increase the throughput of the treatment line.
  • this is associated with the risk that again a belt slippage occurs in the role composite.
  • a query is made as to whether the method should be ended. If this is not the case, continuous monitoring of the tape's guiding process by the roll group continues.
  • step 32 whether the procedure should be terminated, can be affirmed. This ends the procedure.
  • a disadvantage of the according FIG. 3 The method used is that the system is subject to high throughput fluctuations to avoid belt slippage. Nevertheless, this variant of the invention also considerably improves the operation of strip processing industrial plants, in particular rolling mills and / or cold strip processing lines.

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  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Industrieanlage (1), eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5), einen maschinenlesbaren Programmcode (7), ein Speichermedium (6) und ein Verfahren zum Aussteuern und/oder Ausregeln einer Rutschbewegung einer Rolle (3, 3-1, 3-2) relativ zu einem Band (B), insbesondere einem zu bearbeitenden Kaltband in einer Metallbearbeitungseinrichtung, welches mit einer einstellbaren Bandgeschwindigkeit durch einen die Rolle (3, 3-1, 3-2) und wenigstens eine weitere Rolle (3, 3-1, 3-2) aufweisenden Rollenverbund (2) geführt wird. Indem ein Auftreten der Rutschbewegung durch Erfassen wenigstens einer technischen Betriebsgröße der Rolle (3, 3-1, 3-2) überwacht (21) wird, und dass bei auftretender Rutschbewegung der Rolle (3, 3-1, 3-2) eine Ist-Umfangsgeschwindigkeit der Rolle (3, 3-1, 3-2) und/oder mindestens einer der wenigstens einen weiteren Rolle (3, 3-1, 3-2) und/oder die Bandgeschwindigkeit derart geändert (24, 25, 26, 27, 34) werden, dass die Ist-Umfangsgeschwindigkeit der rutsehenden Rolle (3, 3-1, 3-2) und die Bandgeschwindigkeit einander angenähert werden, wird es ermöglicht, ein Rutschen eines Bandes relativ zu einer Rolle in einer Anlage zu erkennen und dieses, insbesondere während des Betriebs der Anlage, zu verringern bzw. beheben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aussteuern und/oder Ausregeln einer Rutschbewegung einer Rolle relativ zu einem Band. Ferner betrifft die Erfindung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung, einen maschinenlesbaren Programmcode, ein Speichermedium und eine Industrieanlage zur Durchführung des Verfahrens.
  • Das Problem einer Rutschbewegung einer Rolle relativ zu einem Band ist z.B. in der US 3764050 behandelt.
  • Rollenverbunde, auch Spannrollensatz genannt, wie sie für die Erfindung zum Einsatz kommen, werden bspw. beim Walzen von Metallband, insbesondere beim Kaltwalzen, und bei Behandlungslinien, wie z.B. beim Beschichten, Beizen, Erwärmen oder ähnlichen Prozessen von Metallbändern, eingesetzt. Diese Rollenverbunde werden dazu verwendet, um die Bandspannung für ein zu bearbeitendes Metallband einzustellen. Die Bandspannung beeinflusst bspw. wesentlich den Bearbeitungsprozess, etwa die Dickenabnahme beim Walzen eines Walzguts.
  • Jedoch können diese Rollenverbunde ebenfalls in der Textilindustrie bspw. für Textilbänder oder in der Kunststoffindustrie oder sonstigen Branchen, in welchen bandförmiges Gut bearbeitet wird, zum Einsatz kommen und damit auch das im Rahmen dieser Anmeldung offenbarte Verfahren.
  • Durch Verschmutzung der Rollenoberflächen der Rollen des Rollenverbunds, durch Überlast oder durch ungünstige Lastverteilungen der Antriebe des Rollenverbunds können bspw. einzelne oder mehrere Rollen dieses Rollenverbunds unter dem Band hindurchrutschen. Es kommt somit zu einer unerwünschten Relativbewegung zwischen der Rollenoberfläche einer oder mehrerer Rollen und dem vom Rollenverbund bzw. von den Rollen des Rollenverbunds geführten Band.
  • Im Falle von Bandrutschen bei Metallbänder bearbeitenden Anlagen, etwa einer Walzstraße oder Behandlungslinie, sind die Bediener der Walzstraße und Wartungspersonal erfahrungsgemäß nicht in der Lage, ein Bandrutschen anhand entsprechender Meldungen seitens der Anlage zu erkennen und die dadurch auftretenden Effekte, z.B. rückwärts laufende Anlage, Metallbandrissmeldung oder hohe Überzüge im Metallband, in der Walzstraße zu erklären. Auch optisch vor Ort am Rollenverbund ist für das Personal eine rutschende Rolle nur sehr schwer zu erkennen.
  • Das Rutschen des Metallbandes bei dessen Bearbeitung bringt jedoch neben den auftretenden Prozessfehlern beim Walzen weitere Nachteile mit sich. Rutscht etwa ein Metallband unentdeckt für einen längeren Zeitraum über eine Rolle, kann es zu einem Abschleifen der in der Regel vorhandenen Spezialbeschichtung der Rolle kommen. Dadurch wird der Reibungskoeffizient der Rollenmantelfläche reduziert und die auftretenden Probleme im Walzprozess werden noch verstärkt. Ferner muss die beschädigte Rolle - nach Entdeckung - ausgetauscht werden. Dies führt zu zusätzlichen Kosten, da ggf. zum Wechsel der beschädigten Rolle ein Anlagenstillstand erforderlich ist.
  • Auch können rutschende Rollen zu starken Qualitätseinbußen beim hergestellten oder behandelten bzw. zu behandelnden Metallband führen. Durch das Rutschen des Metallbandes über eine Rolle, kann bspw. dessen Oberfläche beschädigt werden, was ggf. zu Produktionsausschuss führt.
  • All diese Effekte sind für einen wirtschaftlichen Betrieb einer Anlage zum Bearbeiten von Band, insbesondere Metallband, unerwünscht.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Rutschen eines Bandes relativ zu einer Rolle in einer Anlage zu erkennen und dieses, insbesondere während des Betriebs der Anlage, zu verringern bzw. zu beheben.
  • Die Aufgabe wird gelöst mittels eines Verfahrens zum Aussteuern und/oder Ausregeln einer Rutschbewegung einer Rolle relativ zu einem Band, insbesondere einem zu bearbeitenden Kaltband in einer Metallbearbeitungseinrichtung, welches mit einer einstellbaren Bandgeschwindigkeit durch einen die Rolle und wenigstens eine weitere Rolle aufweisenden Rollenverbund geführt wird, wobei ein Auftreten der Rutschbewegung durch Erfassen wenigstens einer technischen Betriebsgröße der Rolle überwacht wird, und dass bei auftretender Rutschbewegung der Rolle eine Ist-Umfangsgeschwindigkeit der Rolle und/oder mindestens einer der wenigstens einen weiteren Rolle und/oder die Bandgeschwindigkeit derart geändert werden, dass die Ist-Umfangsgeschwindigkeit der rutschenden Rolle und die Bandgeschwindigkeit einander angenähert werden, wobei wenigstens eine der Rollen des Rollenverbunds als führende Rolle zur Vorgabe eines Betriebsparameters und wenigstens eine der Rollen als eine den vorgegebenen Betriebsparameter verwendende folgende Rolle ausgebildet ist, wobei eine Regelung der Umfangsgeschwindigkeit der wenigstens einen führenden Rolle mittels einer PI-Regelung erfolgt, wobei eine Regelung der Umfangsgeschwindigkeit wenigstens einer der folgenden Rollen mittels einer P-Regelung erfolgt, wobei bei auftretender Rutschbewegung einer der Rollen die Regelung wenigstens einer folgenden Rolle von einer P-Regelung auf eine PI-Regelung umgeschaltet wird.
  • Durch dieses Verfahren kann ein auftretendes Bandrutschen verringert bzw. beseitigt werden.
  • Insbesondere kann zur Überwachung des Auftretens von Bandrutschen ein Verfahren zur Erfassung einer Rutschbewegung einer Rolle relativ zu einem Band, insbesondere Metallband, genutzt werden. Die Überwachung findet vorzugsweise ständig beim Betrieb des Rollenverbunds statt, auch während ggf. erforderlicher Steuereingriffe zum Beheben von ermitteltem Bandrutschen.
  • Für eine Überwachung des Auftretens von Bandrutschen wird bspw. wenigstens eine erste Betriebsgröße einer ersten Rolle des Rollenverbunds ermittelt. Ferner wird wenigstens eine zweite Betriebsgröße wenigstens einer der weiteren Rollen des Rollenverbunds ermittelt. Auf Grundlage einer ermittelten Abweichung der ersten von der zweiten Betriebsgröße kann eine Rutschbewegung frühzeitig und sicher erkannt werden. Als Betriebsgröße kann vorteilhaft ein Moment des die überwachte Rollen antreibenden Motors und/oder die Umfangsgeschwindigkeit der Rolle verwendet werden.
  • Werden insbesondere Master-Slave-Regelkonzepte für die Rollen des Rollenverbunds verwendet, so kann eine Erfassung einer Rutschbewegung bspw. wie folgt durchgeführt werden:
  • Für eine Slave-Rolle eines Rollenverbunds wird eine Rutschbewegung relativ zum Metallband bspw. dann erkannt, wenn die Slave-Rolle bei einem motorischen bzw. generatorischen Drehmoment des die Master-Rolle antreibenden Motors für ein vorgebbares Zeitintervall eine Umfangsgeschwindigkeit aufweist, die höher bzw. niedriger ist, als die Umfangsgeschwindigkeit einer Vergleichsrolle, welche ebenfalls von dem Rollenverbund umfasst wird.
  • In Form eines konkreten, nicht beschränkenden Beispiels wird eine Slave-Rolle als rutschend angesehen, wenn diese bei motorischem Moment des die Master-Rolle antreibenden Motors eine Umlaufgeschwindigkeit aufweist, welche um mehr als 0,015 m/s für eine Zeitspanne von mehr als zwei Sekunden höher als die Umlaufgeschwindigkeit der Master-Rolle ist, oder bei generatorischem Moment des die Master-Rolle antreibenden Motors eine Umlaufgeschwindigkeit aufweist, die um mehr als 0,015 m/s für eine Zeitspanne von mehr als 2 Sekunden langsamer läuft, als die Umlaufgeschwindigkeit der Master-Rolle.
  • Für eine Master-Rolle eines Rollenverbunds wird eine Rutschbewegung relativ zum Metallband bspw. dann erkannt, wenn die Slave-Rollen bei einem motorischen bzw. generatorischen Drehmoment des die Master-Rolle antreibenden Motors für ein vorgebbares Zeitintervall jeweils eine Umlaufgeschwindigkeit aufweisen, die niedriger bzw. höher ist, als die Umlaufgeschwindigkeit der Master-Rolle.
  • In Form eines konkreten, nicht beschränkenden Beispiels wird eine Master-Rolle dann als rutschend erkannt, wenn bspw. bei motorischem Drehmoment des die führende Rolle antreibenden Motors, alle folgenden Rollen eine Umlaufgeschwindigkeit aufweisen, die um mehr als 0,015 m/s für eine Zeitspanne von mehr als zwei Sekunden betragsmäßig geringer als die Umlaufgeschwindigkeit der führenden Rolle ist oder bei generatorischem Drehmoment des die führenden Rolle antreibenden Motors die Umfangsgeschwindigkeiten aller folgenden Rollen um mehr als 0,015 m/s für eine Zeitspanne von mehr als 2 Sekunden betragsmäßig höher als die Umlaufgeschwindigkeit der führenden Rolle ist.
  • Unter einem motorischen Drehmoment wird ein Drehmoment verstanden, bei welchem der die Rolle antreibende Motor das Band antreibt. Unter einem generatorischen Motor wird ein Drehmoment verstanden, bei welchem das Band den die Rolle antreibenden Motor antreibt.
  • Als Master-Rolle wird eine Rolle eines Rollenverbunds bezeichnet, wenn diese im Normalbetrieb, d.h bei nicht auftretendem Bandrutschen im Rollenverbund, die führende Rolle ist, welche insbesondere PI-geregelt ist. Als Slave-Rolle wird eine Rolle eines Rollenverbunds bezeichnet, wenn diese im Normalbetrieb, eine folgende Rolle ist, welche insbesondere P-geregelt ist. In der Regel ist diejenige Rolle die Master-Rolle in einem Rollenverbund, an welcher die größte Zugübersetzung auftritt bzw. an welcher die aufgrund von Zugspannungsänderungen bewirkte größte Kraft im Rollenverbund wirkt.
  • Dem Fachmann steht es jedoch frei beliebige andere Verfahren zum Erfassen einer Rutschbewegung einzusetzen und diese für die Überwachung des Auftretens einer Rutschbewegung erfindungsgemäß heranzuziehen.
  • Unter Rollenverbunde werden Spannrollensätze verstanden, welche zur gezielten Einstellung einer Bandspannung, insbesondere Zugspannung, eines Bandes ausgebildet sind und welche wenigstens zwei Rollen aufweisen.
  • Durch Änderung der Ist-Umfangsgeschwindigkeit der Rolle und/oder mindestens einer der wenigstens einen weiteren Rolle und/oder die Bandgeschwindigkeit wird erreicht, dass sich die Relativgeschwindigkeit von Band und Umfang der Rolle einander annähern. Durch Verringerung der Relativgeschwindigkeit wird die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass die als rutschend erkannte Rolle das Band wieder greift und somit das Rutschen behoben, jedoch zumindest verringert, wird. Dieser Eingriff erfolgt während des Betriebs der Anlage. Ein Abschalten der Anlage kann dadurch vermieden werden.
  • Dieses Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass es während des Betriebs der Anlage automatisiert, d.h. ohne Eingriff von Bedienpersonal, ausgeführt werden kann, wodurch einerseits Ressourcen eingespart werden, die Betriebssicherheit der Anlage durch schnelles Eingreifen erhöht wird und der Betrieb der Anlage als solche, z.B. Hinblick auf Durchsatz, verbessert wird. Ein Abschalten der Anlage zur Behebung des Bandrutschens ist nicht erforderlich.
  • Häufig werden folgende Rollen, d.h. Slave-Rollen, im P-Regelbetrieb betrieben, wobei diese einen I-Anteil vom PI-Regler der führenden Rolle, d.h. Master-Rolle, übernehmen. In diesem Falle wäre der Betriebsparameter somit der I-Anteil des PI-Reglers der führenden Rolle. Unter Betriebsparameter können alle Steuer/Regelparameter verstanden werden, welche den Betrieb einer Rolle beeinflussen. Bspw. können dies Regelanteile sein, etwa ein I-Anteil einer PI-geregelten Umfanggeschwindigkeit einer führenden Rolle, welcher für eine P-Regelung der Umfangsgeschwindigkeit einer folgenden Rolle herangezogen wird. Auch kommen als Betriebsparameter Betriebsgrößen, wie etwa Umlaufgeschwindigkeit, Moment, Drehzahl, usw. in Betracht gezogen werden. Darüber hinaus stehen dem Fachmann weitere Betriebsparameter in Form diverser Soll-und Ist-Werte zur Verfügung.
  • Die führende Rolle und die folgende Rolle stehen hierbei untereinander in einer Wechselwirkung, wobei Betriebsparameter der führenden Rolle Einfluss auf die Betriebsparameter der folgenden Rolle nehmen. Durch die Änderung der Regelung für eine bestimmte Rolle von P-Regelbetrieb auf PI-Regelbetrieb wird erreicht, dass insbesondere die Regeltotzeit für diese Rolle verringert wird. Dadurch kann besonders schnell nach erkanntem Auftreten von Bandrutschen auf die Situation reagiert werden. Insbesondere wird dadurch die Ist-Umfangsgeschwindigkeit mindestens einer der wenigstens einen folgenden Rolle angepasst, so dass das Rutschen einer der Rollen im Rollenverbund behoben wird. Insbesondere können durch die Änderung von P-Regelbetrieb auf PI-Regelbetrieb, bspw. durch Umstellung eines der bestimmten Rolle zugeordneten Umfangsgeschwindigkeitsreglers, signifikante Einbußen im Durchsatz der Anlage vermieden werden, da die Bandgeschwindigkeit im Rollenverbund vorzugsweise beibehalten werden kann. P-Regler und PI-Regler sind aus der Regelungstechnik hinreichend bekannt und werden an dieser Stelle nicht weiter erläutert.
  • Vorteilhaft ist es, dass bei auftretender Rutschbewegung mindestens einer der wenigstens einen folgenden Rolle die Regelung der wenigstens einen folgenden Rolle von einer P-Regelung auf eine PI-Regelung umgeschaltet bzw. geändert wird. Dadurch wird bewirkt, dass die rutschende(n) folgende(n) Rolle(n), d.h. Slave-Rolle (n,) wieder der Bandgeschwindigkeit folgt bzw. folgen. Solange die Master-Rolle das Band greift, tritt kein bzw. ein vernachlässigbarer Poliereffekt an wenigstens einen rutschenden folgenden Rolle, d.h. Slave-Rolle, auf.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei auftretender Rutschbewegung der führenden Rolle die Regelung aller folgenden Rollen von einer P-Regelung auf eine PI-Regelung geändert bzw. umgeschaltet. In anderen Worten bedeutet dies, dass vorzugsweise alle im Normalbetrieb, d.h. einem für alle Rollen des Rollenverbunds rutschfreien Betrieb, als Slave-Rollen betriebenen Rollen des Rollenverbunds bei rutschender Master-Rolle als Master-Rollen betrieben werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei rutschender führender Rolle kein Anlagenstopp erforderlich ist, um die vorliegende Rutschbewegung zu beheben. Das Umschalten des Regelbetriebs erfolgt vorzugsweise in einem Zeitraum nach Eintritt der Rutschbewegung, in welchem die folgenden Rollen noch festen Bandkontakt haben, d.h. ein Moment der die folgenden Rollen antreibenden Motoren einen vorgebbaren Schwellwert noch nicht unterschritten hat, so dass der Bandzug des geführten Bandes erhalten bleibt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt ein Zurückschalten der Regelung von einer PI-Regelung auf eine P-Regelung mindestens einer der wenigstens einen folgenden Rolle in Abhängigkeit von einem Maß für einen Momentenbetrag des diese Rolle antreibenden Motors und/oder in Abhängigkeit von der Soll-Umfangsgeschwindigkeit der führenden Rolle und/oder in Abhängigkeit von der Bandgeschwindigkeit. Ein Zurückschalten des Reglers erfolgt dann, wenn die als rutschend erkannte Rolle das Band wieder greift. Dann wird der Regler der jeweiligen Rolle wieder von einem PI-Regelbetrieb in einen P-Regelbetrieb umgeschaltet. Als Kriterium, unter welchen Umständen eine derartige Umschaltung bzw. ein Zurückschalten des Regelbetriebs des Reglers erfolgt, kann bspw. ein Schwellwert für einen Betrag eines durch den die als rutschend erkannte Rolle antreibenden Motor erreichten relativen Ist-Motormoments genutzt werden. Dieses bestimmt sich aus dem erforderlichen Moment für die Rolle, an welcher eine bestimmte Kraft aufgrund des Abfalls der Zugspannung über der Rolle angreift. Ggf. ist hier zusätzlich ein Getriebefaktor zu berücksichtigen. Dieses erforderliche Moment wird in Bezug gesetzt, bspw. in Form eines Quotienten, mit einem Normierungsmoment, welches bspw. das an der Motorwelle maximal zulässige Drehmoment ist. Daraus wird das relative Soll-Moment des Motors gebildet. Überschreitet das relative Ist-Moment einen bestimmten Teilbetrag des relativen Soll-Moments, etwa 50 Prozent, so wird die Rolle wieder als greifend erkannt und es erfolgt ein Zurückschalten des Reglers von PI-Regelbetrieb in den P-Regelbetrieb.
  • Alternativ kann eine Grenz-Soll-Umlaufgeschwindigkeit der führenden Rolle, d.h. Master-Rolle, und/oder eine Grenz-Bandgeschwindigkeit vorgesehen werden, bei deren Unterschreiten ein Umschalten bzw. Zurückschalten des Reglers erfolgt. Bei niedriger Bandgeschwindigkeit und somit auch bei niedriger Soll-Umlaufgeschwindigkeit der Master-Rolle bzw. führenden Rolle und damit auch bei niedriger Soll-Umlaufgeschwindigkeit der wenigstens einen Slave-Rolle bzw. folgenden Rolle ist die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Bandrutschen signifikant verringert, so dass in der Regel kein Bedarf vorhanden ist, den Regelbetrieb des Reglers von einem P-Regelbetrieb in einem PI-Regelbetrieb zu ändern und damit auch kein Bedarf von einem PI-Regelbetrieb in einen P-Regelbetrieb zu ändern. Dies hat jedoch den Nachteil, dass der Durchsatz durch die Band bearbeitende Anlage aufgrund der verringerten Bandgeschwindigkeit verringert wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird bei einem Umschalten und/oder Zurückschalten der Regelung ein Moment des die Rolle antreibenden Motors im Wesentlichen sprungfrei geändert. Dadurch wird erreicht, dass die Umlaufgeschwindigkeit der aus dem rutschenden Zustand in den greifenden Zustand überführten Rolle nicht abrupt geändert wird. Eine abrupte Änderung der Umlaufgeschwindigkeit der Rolle kann dazu führen, dass erneut ein dadurch verursachtes Bandrutschen auftritt. Dies wird vermieden, indem ein Moment des die Rolle antreibenden Motors im Wesentlichen sprungfrei geändert wird.
  • Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für einen Rollenverbund einer Anlage zum Bearbeiten von Metallband, insbesondere Kaltwalzwerk und/oder Behandlungslinie, mit einem maschinenlesbaren Programmcode, welcher Steuerbefehle aufweist, die bei deren Ausführung die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 veranlassen.
  • Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch maschinenlesbaren Programmcode für eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für einen Rollenverbund einer Anlage zum Bearbeiten von Metallband, insbesondere Kaltwalzwerk und/oder einer Behandlungslinie, wobei der Programmcode Steuerbefehle aufweist, die die Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 veranlassen.
  • Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Speichermedium mit einem darauf gespeicherten maschinenlesbaren Programmcode gemäß Anspruch 8.
  • Schließlich wird die Aufgabe gelöst durch eine Industrieanlage, insbesondere Kaltwalzwerk und/oder Behandlungslinie, zum Bearbeiten von Band, insbesondere Metallband, mit wenigstens einem wenigstens zwei Rollen umfassenden Rollenverbund zur Einstellung einer Bandspannung des Metallbands und mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach Anspruch 7, welche mit wenigstens einer Einrichtung zum Betrieb der Rollen wirkverbunden ist.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche anhand der nachfolgenden schematischen Zeichnungen nachfolgend genauer erläutert werden. Es zeigen:
    • FIG 1
    eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Industrieanlage umfassend einen Rollenverbund,
    FIG 2
    ein schematisches Ablaufdiagramm zur Darstellung eines beispielhaften Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens,
    FIG 3
    ein schematisches Ablaufdiagramm zur Darstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Die in FIG 1 dargestellte Industrieanlage ist als Behandlungslinie 1 zur Behandlung von metallischen Bändern B, insbesondere Kaltband, ausgebildet. Die Behandlungslinie 1 kann mehrere Bereiche zum Bearbeiten des Metallbandes B umfassen, beispielsweise einen Walzbereich, einen Bereich zur Beschichtung des Metallbands, einen Bereich zum Reinigen des Metallbands, einen Bereich zur thermischen Konditionierung des Kaltbands, und weitere. Diese sind in FIG 1 nicht dargestellt.
  • Insbesondere weist die Behandlungslinie 1 wenigstens einen Rollenverbund 2 auf. Der Rollenverbund 2 umfasst im Ausführungsbeispiel vier Rollen 3, welche das Kaltband führen. Der Rollenverbund 2 dient zur Einstellung der Bandspannung des Metallbands B in der Behandlungslinie 1. Insbesondere ist der Rollenverbund 2 zwischen Bereichen der Behandlungslinie 1 angeordnet, in welchen unterschiedliche Bandspannungen zum Zwecke des Bearbeitens des Metallbands B einzustellen sind.
  • Es können auch Rollenverbunde mit mehr oder weniger Rollen als vier in einer Industrieanlage, insbesondere für die oben erwähnte Behandlungslinie 1, verwendet werden. Ein Rollenverbund weist jedoch wenigstens zwei Rollen auf.
  • Der Rollenverbund 2 umfasst im Ausführungsbeispiel eine führende Rolle 3-1, welche einer vorgebbaren Soll-Umfangsgeschwindigkeit folgt. Ferner umfasst der Rollenverbund 2 drei folgende Rollen 3-2. Die folgenden Rollen 3-2 und die führende Rolle 3-1 weisen dieselbe Soll-Umfangsgeschwindigkeit auf. Jedoch werden die folgenden Rollen 3-2 mit einer P-Regelung betrieben, während die führende Rolle 3-1 mit einer PI-Regelung betrieben wird. Es müssen nicht alle Rollen 3-1 bzw. 3-2 ständig angetrieben sein, jedoch zumindest die führende Rolle 3-1.
  • In der Regel ist diejenige Rolle die führende Rolle 3-1, bei welcher die größte absolute Zugübersetzung innerhalb des Rollenverbunds 2 auftritt. Unter absoluter Zugübersetzung wird der Quotient aus höherer an der Rolle anliegender Ist- bzw. Soll-Zugspannung und niedrigerer an der Rolle anliegender Ist- bzw. Soll-Zugspannung verstanden. Ggf. kann die Master-Funktion einer Rolle während eines rutschfreien Normalbetriebs von einer ersten Rolle zu einer weiteren Rolle gewechselt werden.
  • In einem Rollenverbund 2 für eine Industrieanlage 1 ist vorzugweise somit wenigstens eine Rolle 3 des Rollenverbunds 2 als führende Rolle 3-1 ausgebildet.
  • Den jeweiligen Rollen 3 des Rollenverbunds 2 sind jeweils Antriebe 4 zugeordnet, welche die jeweilige Rolle 3 antreiben. Die jeweilige Antriebseinheit 4 umfasst zumindest einen Motor, sowie gegebenenfalls ein Getriebe zur Übertragung mechanischer Energie auf die jeweilige Rolle 3 des Rollenverbundes 2. Insbesondere wird mit den Antriebseinheiten 4 die Umfangsgeschwindigkeit der Rollen 3 eingestellt.
  • Die Antriebseinheiten 4 sowie gegebenenfalls die von den Antriebseinheiten 4 angetriebenen Rollen 3 sind jeweils mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 ansteuerbar wirkverbunden.
  • Durch Hinterlegung eines maschinenlesbaren Programmcodes 7, welcher mittels eins Speichermediums 6, auf welchem dieser maschinenlesbare Programmcode 7 gespeichert ist, der Steuer-und/oder Regeleinrichtung 5 zugeführt wird, wird die Steuer-und/oder Regeleinrichtung 5 derart ausgebildet, dass diese bei Ausführung des hinterlegten Programmcodes 7 die Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranlassen kann. Vorzugsweise wird der Programmcode 7 auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 speicherprogrammiert hinterlegt.
  • Der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 werden Betriebsgrößen der Rollen 3 des Rollenverbundes 2 zugeführt, anhand welcher die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 ein Auftreten von Bandrutschen im Rollenverbund 2 für eine jeweilige Rolle 3 überwacht. Tritt Bandrutschen für eine Rolle 3 auf, so wird durch Ausführen des in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 hinterlegten Programmcodes 7 das Bandrutschen für die jeweilig als rutschend erkannte Rolle 3 verringert bzw. behoben.
  • FIG 2 zeigt ein schematisches, beispielhaftes Ablaufdiagramm zur Durchführung eines Verfahrens zum Aussteuern und/oder Ausregeln einer Rutschbewegung einer Rolle, welches in Form eines maschinenlesbaren Programmcodes beispielhaft auf der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 der FIG 1 hinterlegt sein kann.
  • Das Ablaufdiagramm in FIG 2 geht davon aus, dass beim Start des Verfahrens das Band bereits in den Rollenverbund eingefädelt ist.
  • In einem ersten Verfahrensschritt 20 wird das Band durch den Rollenverbund geführt, wie dies üblicherweise bei Betrieb einer Behandlungslinie 1 aus FIG 1 der Fall ist.
  • In einem Verfahrensschritt 21 erfolgt eine kontinuierliche Überwachung der Rollen des Rollenverbundes auf einer Rutschbewegung. Die Überwachung findet vorzugsweise permanent statt, solange der Rollenverbund betrieben wird. Zum Zweck der Überwachung des Auftretens von Rutschbewegungen werden Betriebsgrößen der Rollen, vorzugweise aller Rollen, beispielsweise deren Umfangsgeschwindigkeit und/oder deren Ist-Drehmomente einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung zugeführt. Ferner kann ebenfalls die Bandgeschwindigkeit des Metallbandes erfasst werden und der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 5 zugeführt werden.
  • Durch die entsprechende Verarbeitung derartiger Betriebsgrößen der Rollen des Rollenverbunds kann eine Rutschbewegung einer Rolle relativ zum Band des Rollenverbunds zuverlässig erkannt werden.
  • So wird etwa für eine folgende Rolle eines Rollenverbunds eine Rutschbewegung relativ zum Metallband bspw. dann erkannt, wenn die Rolle bei einem motorischen bzw. generatorischen Drehmoment des die führende Rolle antreibenden Motors für ein vorgebbares Zeitintervall eine Umfangsgeschwindigkeit aufweist, die höher bzw. niedriger ist, als die Umfangsgeschwindigkeit einer Vergleichsrolle, welche ebenfalls von dem Rollenverbund umfasst wird.
  • Eine folgende Rolle 3-2 aus FIG 1 wird bspw. als rutschend angesehen, wenn diese bei motorischem Moment des die folgende Rolle antreibenden Motors eine Umlaufgeschwindigkeit aufweist, welche um mehr als 0,015 m/s für eine Zeitspanne von mehr als zwei Sekunden höher als die Umlaufgeschwindigkeit der führenden Rolle ist, oder bei generatorischem Moment des die führende Rolle antreibenden Motors eine Umlaufgeschwindigkeit aufweist, die um mehr als 0,015 m/s für eine Zeitspanne von mehr als 2 Sekunden langsamer läuft, als die Umlaufgeschwindigkeit der führenden Rolle.
  • Bspw. wird die führende Rolle 3-1 aus FIG 1 als rutschend erkannt, wenn bspw. bei motorischem Drehmoment des die führende Rolle antreibenden Motors, alle folgenden Rollen eine Umlaufgeschwindigkeit aufweisen, die um mehr als 0,015 m/s für eine Zeitspanne von mehr als zwei Sekunden betragsmäßig geringer als die Umlaufgeschwindigkeit der führenden Rolle ist oder bei generatorischem Drehmoment des die führenden Rolle antreibenden Motors die Umfangsgeschwindigkeiten aller folgenden Rollen um mehr als 0,015 m/s für eine Zeitspanne von mehr als 2 Sekunden betragsmäßig höher als die Umlaufgeschwindigkeit der führenden Rolle sind.
  • Unter einem motorischen Drehmoment wird ein Drehmoment verstanden, bei welchem der die Rolle antreibende Motor das Band antreibt. Unter einem generatorischen Motor wird ein Drehmoment verstanden, bei welchem das Band den die Rolle antreibenden Motor antreibt.
  • Tritt eine Relativbewegung des Bandes zu einem Umfang einer Rolle des Rollenverbundes auf, so wird gemäß FIG 2 in einem Verfahrensschritt 22 abgefragt, ob die Rutschbewegung bei einer führenden Rolle vorliegt.
  • Unter einer führenden Rolle wird im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels eine Rolle verstanden, deren Umfangsgeschwindigkeitsregelung mittels einer PI-Regelung erfolgt und deren Soll-Umfangsgeschwindigkeit beliebig vorgebbar ist. Häufig wird eine derartige führende Rolle auch als Master-Rolle bzw. Speedmaster bezeichnet.
  • Unabhängig davon ob eine führende Rolle als rutschend erkannt wird, wird gemäß FIG 2 in einem Verfahrensschritt 23 abgefragt, ob gegebenenfalls zusätzlich eine folgende Rolle des Rollenverbundes rutscht.
  • Unter folgender Rolle wird im Rahmen dieses Ausführungsbeispiels eine Rolle verstanden, deren Umlaufgeschwindigkeitsregelung im Normalbetrieb, d.h. in einem das Metallband greifenden Betriebszustand, über eine P-Regelung erfolgt, wobei ein I-Anteil des PI-Reglers der führenden Rolle für den P-Regler der folgenden Rolle übernommen wird. Dieser für die folgende Rolle übernommene I-Anteil kann ggf. mit einem Wichtungsfaktor beaufschlagt werden. Die Soll-Umfangsgeschwindigkeit einer folgenden Rolle und die Soll-Umfangsgeschwindigkeit der führenden Rolle sind in der Regel identisch.
  • Tritt weder ein Rutschen der führenden noch der folgenden Rolle auf, so wird die Überwachung des Auftretens von Bandrutschen fortgesetzt. Ein Eingreifen in den Betrieb wenigstens einer Rolle aufgrund einer Rutschbewegung ist nicht erforderlich.
  • Wird die führende Rolle im Verfahrensschritt 22 als rutschend erkannt, erfolgt in einem Verfahrensschritt 25 ein Umschalten des Regelbetriebs des Umfangsgeschwindigkeitsreglers aller folgenden Rollen von einem P-Regelbetrieb auf einen PI-Regelbetrieb. Dadurch wird eine möglichst schnelle Anpassung der Umfangsgeschwindigkeiten der folgenden Rollen an die Bandgeschwindigkeit sichergestellt, wodurch in der Folge ein Abschalten der Anlage, hier etwa einer Behandlungslinie, bei rutschender führender Rolle vermieden werden kann. Ein Kontrollverlust über die Bandspannung des Bandes kann ebenfalls vermieden werden.
  • In einem Verfahrensschritt 26 werden zur Überwachung des Bandrutschens der führenden Rolle erneut entsprechende Betriebsgrößen von dieser erfasst. Aus diesen wird ermittelt, ob weiterhin, d.h. nach Änderung des Regelbetriebs von P-Regelung auf PI-Regelung, für alle folgenden Rollen, weiterhin ein Rutschen vorliegt.
  • In einem Verfahrensschritt 27 wird abgefragt, ob das Rutschen der führenden Rolle behoben ist. Ist dies nicht der Fall, so wird der entsprechende PI-Regelbetrieb für alle folgenden Rollen beibehalten. Diese vorgenommenen Änderungen werden solange beibehalten, bis das Rutschen der führenden Rolle behoben ist.
  • Erfolgt im Verfahrensschritt 27 eine Abfrage mit dem Ergebnis, dass das Rutschen der führenden Rolle behoben ist, so wird im Verfahrensschritt 30 der Regelbetrieb für alle folgenden Rollen von einem PI-Regelbetrieb in einen P-Regelbetrieb zurückgeschaltet.
  • Das Zurückschalten des Betriebs eines Umfangsgeschwindigkeitsreglers von einem PI-Regelbetrieb in einen P-Regelbetrieb für die erfolgt im Ausführungsbeispiel in Abhängigkeit von einem Maß für einen Momentenbetrag des die führenden Rolle antreibenden Motors.
  • Dazu ist bspw. ein Momentengrenzwert vorgegeben, welcher durch den die Rolle antreibenden Motor erreicht oder überschritten werden muss, damit die Rolle wieder als greifend und damit als nicht mehr rutschend erkannt wird. Dies ist bspw. bei 50% des relativen Motormoments der Fall. Das relative Motormoment wird bspw. gebildet aus dem Soll-Moment, gebildet aus der an einer Rolle anliegenden Kraft und dem Radius der Rolle, sowie ggf. einem Getriebefaktor, und dem maximal zulässigen Drehmoment der Motorwelle. Es kann hierzu auch ein variierter Prozentsatz herangenommen werden, sofern dieser im Hinblick auf die jeweilige Anlage geeignet erscheint.
  • Es ist nicht zwangsläufig die Verwendung des hier geschilderten relativen Motormoments erforderlich. Alternativ kann auch ein anderes Maß für ein zu überschreitenden bzw. ggf. zu unterschreitenden Grenzmoment genutzt werden, anhand dessen eine Rolle als rutschend oder greifend erkannt wird.
  • Ebenfalls kann das Vorliegen einer Rutschbewegung dann erkannt bzw. als behoben gelten, wenn bspw. die Abweichung einer Bandgeschwindigkeit von einer Ist-Umfangsgeschwindigkeit einer Rolle einen definierbaren, ggf. aus Versuchen anlagenspezifisch ermittelbaren Grenzwert überschreitet bzw. unterschreitet.
  • Das Zurückschalten des Regelbetriebs des Umfangsgeschwindigkeitsreglers vom PI-Regelbetrieb in den P-Regelbetrieb erfolgt dabei derart, dass die Momente der die folgenden Rollen antreibenden Motoren nicht sprunghaft geändert werden. Dadurch wird vermieden, dass durch eine hierdurch verursachte abrupte Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der folgenden Rollen erneut ein Bandrutschen für eine der Rollen des Rollenverbunds initiiert wird.
  • In einem Verfahrensschritt 32 wird abgefragt, ob das Verfahren beendet werden soll. Ist dies nicht der Fall, so wird das Überwachen aller Rollen des Rollenverbunds auf Vorliegen einer Rutschbewegung für eine Rolle relativ zum Band fortgesetzt.
  • Wird im Verfahrensschritt 23 wenigstens eine folgende Rolle als rutschend erkannt, so erfolgen ähnliche Maßnahmen zum Verringern bzw. Beheben des Rutschens der wenigstens einen folgenden Rolle wie bei der führenden Rolle.
  • In einem Verfahrensschritt 25 erfolgt ein Umschalten des Regelbetriebs des Umfangsgeschwindigkeitsreglers der rutschenden folgenden Rolle von einem P-Regelbetrieb in einen PI-Regelbetrieb. Dadurch wird erreicht, dass sich die Umfangsgeschwindigkeit der folgenden Rolle wieder möglichst schnell der Bandgeschwindigkeit annähert.
  • In einem Verfahrensschritt 28 werden Betriebsgrößen der im Verfahrensschritt 23 als rutschend erkannten folgenden Rolle erfasst. Aus diesen Betriebsgrößen wird ermittelt, ob die entsprechende folgende Rolle auch nach Umschalten des Regelbetriebs des Umfangsgeschwindigkeitsreglers weiterhin rutscht. Dies erfolgt bspw. gemäß dem eingangs der Figurenbeschreibung geschilderten Verfahren zum Erfassen von Bandrutschen von folgenden Rollen.
  • Die im Verfahrensschritt 28 ermittelten Betriebsgrößen werden vorzugsweise mittels vorgebbarer, gegebenenfalls anlagenspezifischer Schwellwerte verglichen, deren Über- bzw. Unterschreiten Aufschluss darüber gibt, ob eine Rutschbewegung vorliegt oder nicht.
  • Im Verfahrensschritt 29 wird abgefragt, ob das Rutschen der Rolle behoben ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt weiterhin eine Erfassung der Betriebsgrößen der entsprechenden Rolle zur Überwachung der Rutschbewegung. Ferner wird die folgende Rolle weiterhin mit geändertem Regelbetrieb des Umfangsgeschwindigkeitsreglers betrieben.
  • Wird in dem Verfahrensschritt 29 abgefragt, ob das Rutschen behoben ist und dieses als behoben erkannt, so wird einerseits der Regelbetrieb der folgenden Rolle von einem PI-Regelbetrieb in einen P-Regelbetrieb geändert.
  • Hierzu ist - wie etwa bei der führenden Roll auch - bspw. ein Momentengrenzwert vorgegeben, welcher durch den die folgende Rolle antreibenden Motor erreicht oder überschritten werden muss, damit die folgende Rolle wieder als greifend und damit als nicht mehr rutschend erkannt wird.
  • Dies ist bspw. bei 50% des relativen Motormoments der Fall. Das relative Motormoment wird bspw. gebildet aus dem Soll-Moment, gebildet aus der an einer Rolle anliegenden Kraft und dem Radius der Rolle, sowie ggf. einem Getriebefaktor, und dem maximal zulässigen Drehmoment der Motorwelle. Es kann hierzu auch ein variierter Prozentsatz herangenommen werden, sofern dieser im Hinblick auf die jeweilige Anlage geeignet erscheint. Auch ist nicht zwangsläufig die Verwendung des hier geschilderten relativen Motormoments des die folgende Rolle antreibenden Motors erforderlich.
  • Das Zurückschalten des Regelbetriebs des Umfanggeschwindigkeitsreglers für die folgende Rolle von PI-Regelbetrieb auf P-Regelbetrieb erfolgt im Verfahrensschritt 31 dabei derart, dass das Moment des die folgende Rolle antreibenden Motors nicht sprunghaft geändert wird. Dadurch wird vermieden, dass durch eine hierdurch verursachte abrupte Änderung der Umfangsgeschwindigkeit der folgenden Rolle erneut ein Bandrutschen initiiert wird.
  • Anschließend erfolgt in einem Verfahrensschritt 32 eine Abfrage, ob das Verfahren beendet werden soll. Ist dies nicht der Fall, so wird das Verfahren weiterhin durchgeführt, um Bandrutschen innerhalb des Rollenverbundes zu identifizieren sowie zu beheben.
  • FIG 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm für eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem Verfahren wird ebenfalls in einem Verfahrensschritt 20 zunächst das Band durch den Rollenverbund geführt.
  • In einem Verfahrensschritt 21 erfolgt ein Erfassen von Betriebsgrößen der jeweiligen Rollen des Rollenverbundes, um diese im Hinblick auf eine Rutschbewegung von Band relativ zu einer Rolle des Rollenverbunds zu überwachen.
  • In einem Verfahrensschritt 33 wird abgefragt, ob eine Rolle als rutschend erkannt wird. Ist dies nicht der Fall, so wird das Rutschen weiterhin überwacht bis eine Rutschbewegung erfasst wird.
  • Wird im Verfahrensschritt 33 das Vorliegen einer Rutschbewegung bejaht, so erfolgt in einem Verfahrensschritt 34 eine durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung bewirkte Verringerung der Bandgeschwindigkeit des durch den Rollenverbund geführten Bandes. Durch die Verringerung der Bandgeschwindigkeit wird die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Rutschbewegungen verringert, so dass davon auszugehen ist, dass ab einer gewissen Grenzbandgeschwindigkeit die rutschende Rolle von selbst wieder greift. Die Verringerung der Bandgeschwindigkeit erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Intensität der erfassten Rutschbewegung, bspw. des Betrags der bei der vorliegenden Rutschbewegung vorliegenden Momentendifferenz zwischen Soll-Moment und Ist-Moment.
  • Dabei ist entsprechend die Soll-Umfangsgeschwindigkeit der rutschenden Rolle bzw. auch der nicht rutschenden Rollen des Rollenverbundes auf die geänderte Bandgeschwindigkeit anzupassen.
  • In einem Verfahrensschritt 35 wird erneut eine oder mehrere Betriebsgrößen der Rollen des Rollenverbundes erfasst, um das Vorliegen von Bandrutschen innerhalb des Rollenverbunds zu detektieren.
  • Im Verfahrensschritt 36 wird abgefragt, ob das Rutschen der Rolle behoben ist. Ist dies nicht der Fall, so wird im Verfahrensschritt 34 die Bandgeschwindigkeit weiter verringert.
  • Die Verringerung der Bandgeschwindigkeit und die Überprüfung, ob das Rutschen behoben ist, erfolgt solange, bis im Verfahrensschritt 36 ausgegeben wird, dass keine Rutschbewegung von Band relativ zu Rolle mehr vorliegt.
  • Anschließend kann gegebenenfalls in einem nicht dargestellten Verfahrensschritt die Bandgeschwindigkeit des Bandes durch den Rollenverbund wieder erhöht werden, um den Durchsatz der Behandlungslinie zu steigern. Dies ist jedoch mit dem Risiko verbunden, dass erneut ein Bandrutschen im Rollenverbund auftritt.
  • In einem Verfahrensschritt 32 wird abgefragt, ob das Verfahren beendet werden soll. Ist dies nicht der Fall, erfolgt weiterhin eine ständige Überwachung des Führungsprozesses des Bandes durch den Rollenverbund.
  • Das Verfahren wird solange ausgeführt, bis kein Band mehr durch den Rollenverbund 2 geführt wird. In einem derartigen Fall kann die Abfrage im Verfahrensschritt 32 ob das Verfahren beendet werden soll, bejaht werden. Damit wird das Verfahren beendet.
  • Nachteilig bei dem gemäß FIG 3 ausgeführten Verfahren ist es, dass die Anlage zur Vermeidung von Bandrutschen hohen Durchsatzschwankungen unterliegt. Nichts desto trotz verbessert jedoch auch diese Variante der Erfindung den Betrieb von Band bearbeitenden Industrieanlagen, insbesondere Walzwerken und/oder Behandlungslinien für Kaltband, erheblich.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Aussteuern und/oder Ausregeln einer Rutschbewegung einer Rolle (3, 3-1, 3-2) relativ zu einem Band (B), insbesondere einem zu bearbeitenden Kaltband in einer Metallbearbeitungseinrichtung, welches mit einer einstellbaren Bandgeschwindigkeit durch einen die Rolle (3, 3-1, 3-2) und wenigstens eine weitere Rolle (3, 3-1, 3-2) aufweisenden Rollenverbund (2) geführt wird, wobei ein Auftreten der Rutschbewegung durch Erfassen wenigstens einer technischen Betriebsgröße der Rolle (3, 3-1, 3-2) überwacht (21) wird, und dass bei auftretender Rutschbewegung der Rolle (3, 3-1, 3-2) eine Ist-Umfangsgeschwindigkeit der Rolle (3, 3-1, 3-2) und/oder mindestens einer der wenigstens einen weiteren Rolle (3, 3-1, 3-2) und/oder die Bandgeschwindigkeit derart geändert (24, 25, 26, 27, 34) werden, dass die Ist-Umfangsgeschwindigkeit der rutschenden Rolle (3, 3-1, 3-2) und die Bandgeschwindigkeit einander angenähert werden,
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Rollen (3, 3-1, 3-2) des Rollenverbunds (2) als führende Rolle (3-1) zur Vorgabe eines Betriebsparameters und wenigstens eine der Rollen als eine den vorgegebenen Betriebparameter verwendende folgende Rolle (3-2) ausgebildet ist, wobei eine Regelung der Umfangsgeschwindigkeit der wenigstens einen führenden Rolle (3-1) mittels einer PI-Regelung erfolgt, wobei eine Regelung der Umfangsgeschwindigkeit wenigstens einer der folgenden Rollen (3-2) mittels einer P-Regelung erfolgt, wobei bei auftretender Rutschbewegung einer der Rollen (3, 3-1, 3-2) die Regelung wenigstens einer folgenden Rolle (3-2) von einer P-Regelung auf eine PI-Regelung umgeschaltet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei auftretender Rutschbewegung mindestens einer der wenigstens einen folgenden Rolle (3-2) die Regelung der wenigstens einen folgenden Rolle (3-2) von einer P-Regelung auf eine PI-Regelung umgeschaltet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei auftretender Rutschbewegung der führenden Rolle (3-1) die Regelung aller folgenden Rollen (3-2) von einer P-Regelung auf eine PI-Regelung umgeschaltet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Zurückschalten (30, 31) der Regelung von einer PI-Regelung auf eine P-Regelung mindestens einer der wenigstens einen folgenden Rolle (3-2) in Abhängigkeit von einem Maß für einen Momentenbetrag des diese Rolle (3-2) antreibenden Motors (4) und/oder in Abhängigkeit von der Soll-Umfangsgeschwindigkeit der führenden Rolle (3-1) und/oder in Abhängigkeit von der Bandgeschwindigkeit erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Umschalten und/oder Zurückschalten (30, 31) der Regelung ein Moment des die Rolle (3, 3-1, 3-2) antreibenden Motors (4) im Wesentlichen sprungfrei geändert wird.
  6. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) für einen Rollenverbund (2) einer Anlage (2), insbesondere Kaltwalzwerk und/oder Behandlungslinie, zum Bearbeiten von Band (B), insbesondere Metallband, mit einem maschinenlesbaren Programmcode (7), welcher Steuerbefehle aufweist, die bei deren Ausführung die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche veranlassen.
  7. Maschinenlesbarer Programmcode (7) für eine Steuer-und/oder Regeleinrichtung (5) für einen Rollenverbund (2) einer Anlage (1) zum Bearbeiten von Band (B), insbesondere Kaltwalzwerk und/oder einer Behandlungslinie, wobei der Programmcode (7) Steuerbefehle aufweist, die die Steuer-und/oder Regeleinrichtung (5) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 veranlassen.
  8. Speichermedium (6) mit einem darauf gespeicherten maschinenlesbaren Programmcode (7) gemäß Anspruch 7.
  9. Industrieanlage (1), insbesondere Kaltwalzwerk und/oder Behandlungslinie, zum Bearbeiten von Band (B), insbesondere Metallband, mit wenigstens einem wenigstens zwei Rollen (3, 3-1, 3-2) umfassenden Rollenverbund (2) zur Einstellung einer Bandspannung des Bands (B) und mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (5) nach Anspruch 6, welche mit wenigstens einer Einrichtung (4, 3, 3-1, 3-2) zum Betrieb der Rollen (3, 3-1, 3-2) wirkverbunden ist.
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