EP2475471A1 - Verfahren und vorrichtung zur kompensation von zugspannungs-störungen in einem band eines beschleunigungsgeführten haspelantriebs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kompensation von zugspannungs-störungen in einem band eines beschleunigungsgeführten haspelantriebs

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EP2475471A1
EP2475471A1 EP10754712A EP10754712A EP2475471A1 EP 2475471 A1 EP2475471 A1 EP 2475471A1 EP 10754712 A EP10754712 A EP 10754712A EP 10754712 A EP10754712 A EP 10754712A EP 2475471 A1 EP2475471 A1 EP 2475471A1
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EP
European Patent Office
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acceleration
reel
determined
drive
engine
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EP10754712A
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EP2475471B1 (de
Inventor
Uwe Schäfer
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Primetals Technologies Germany GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Publication of EP2475471B1 publication Critical patent/EP2475471B1/de
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    • 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
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS 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

Definitions

  • the invention relates to a method for the compensation of tension disturbances in a belt of an accelerator-driven reel drive and to an apparatus for carrying out the method.
  • Reel drives operating in train-controlled mode especially during acceleration phases, cause cable breaks, which can lead to band breaks.
  • the invention is based on the object of specifying a method for the compensation of tension disturbances in a belt of an acceleration-driven reel drive, wherein no tension control is used.
  • This object is achieved by the feature of claim 1 erfin ⁇ tion according to.
  • This invention is based on the finding that Bandzug ⁇ disorders, which can also lead to ligament tear, cause disturbances in the engine acceleration.
  • these disturbances in the engine acceleration are determined by means of a measured engine speed.
  • the engine speed is differentiated, whereby one receives a motor-related actual engine acceleration.
  • Thisêt ⁇ agreed target acceleration is applied to a motor-related target Motor acceleration converted.
  • the magnitude of the disturbance in the engine acceleration can be determined.
  • a correction variable for a generated target engine torque is determined, which is superimposed on this target engine torque such that this differential acceleration is zero.
  • tape tension disturbances can be compensated even without tape tension regulations.
  • the advantages of the method according to the invention lie in the fact that reliable operation, in particular during acceleration phases, is ensured, that lengthy optimizations are eliminated and that less material is rolled into broke. With sta ⁇ bilen strip tensions better tolerances of a rolling stock can be achieved.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of a roll stand, which are assigned to both sides of two reels, the
  • FIG. 3 shows an interference signal in a diagram over time, which is shown in FIG.
  • FIG 5 is a diagram over time an engine speed is shown in the
  • FIG 6 is an associated engine torque over time Darge ⁇ provides
  • FIG. 7 illustrates an associated engine acceleration over time.
  • each reel 4 or 6 has a drive motor 10 or 12, which is mechanically connected by means of a motor shaft 14 or 16 by means of an unspecified Darge ⁇ presented transmission with the reel 4 and 6 respectively.
  • Each drive motor 10 or 12 has a tachogenerator 18 or 20, with which an actual value of its speed n M is detected.
  • Each drive motor 10 or 12 is associated with a ⁇ A device 22 or 24 that drives a function of prior ⁇ determined target values for a tension torque M z of acceleration and M B, respectively the associated motor drives 10 and 12 accordingly.
  • FIG. 1 shows a compensation device 26 or 28 with which a method according to the invention is carried out. Since this compensation device 26 or 28 in an implemented embodiment is an integral part of the device 22 or 24, in particular its control and regulating device, this is represented by a broken line. This compensation device 26 or 28 is also connected to the output of the associated tachogenerator 18 and 20 signal technology. Further, this means 26 and 28, the predetermined target acceleration M B is supplied.
  • a portion 30 of the moving belt 8 Darge ⁇ provides, which sags as a result of a tensile break. Without a tension control, the reel 6 could tear the band 8 during an acceleration phase.
  • the probability of a ⁇ like band break increases with decreasing thickness of the band 8 and is dependent on the material of this band 8. is the band to be processed a metal strip, such as aluminum, so the probability of a band break due to a tensile break is low. In any case, an area is created that is faulty and thus forms a committee. If the band 8 to edit a film strip, the probability of a ligament injury is ⁇ slump very high in consequence of a train.
  • tensile force measuring devices are used. These measuring devices are arranged in such a way to the belt 8, this strip 8 can exert a Budapest ⁇ agreed compressive force on this instrument. Depending COL ⁇ ner a band to be processed 8 is to be more sensitive Müs ⁇ sen this tensile force measurement instruments. Therefore, in the production of films tensile force measuring devices are not usable.
  • FIG 2 a control circuit equivalent circuit diagram of the driven reel 6 of FIG 1 is shown schematically.
  • This equivalent circuit diagram has a number of sub-equivalent circuit diagrams which replace mechanical components of the reel drive according to FIG. These sub-equivalent circuits are labeled 32, 34, 36 and 38.
  • the Sectionersatzschalt ⁇ picture 32 represents the control engineering equivalent circuit diagram of the drive motor 12, the sub-equivalent circuit 34 controls the drive shaft 16 with a gearbox, while the partial equivalent circuit diagram 36, the wound tape 8 and the sub-equivalent circuit diagram 38, the conveyor belt 8 represent each control technology.
  • the control engineering equivalent circuit 32 of the Antriebsmo ⁇ gate 12 has a PTi gate 40, a comparator 42 and an I-member 44.
  • the time constant of the PTi element 40 is the equivalent time constant T e of the torque control, whereas the time constant of the I element 44 is the motor time constant T M.
  • T e time constant
  • I element 44 motor time constant
  • T M motor time constant
  • At the output of the PTi-member 40 is a signal for the internal engine torque M M , wherein at the output of the I-member 44, a signal ⁇ nal for the engine speed n M is pending.
  • At the inverting input of the comparator 42 is a signal for a moment of the drive shaft 16, which is ver ⁇ compared with the internal engine torque M M ⁇ .
  • a detected difference is the acceleration Motorbe ⁇ M B M of the drive motor 12. From this Motorbe acceleration ⁇ M B M is an actual engine rotation speed generated by the I-member 44 n M.
  • the sub-equivalent circuit diagram 34 has, in addition to an I-element 46, a P-element 48, which are connected by signal technology in series.
  • the series connection of these two control elements 46 and 48 simplifies the drive shaft 16 with a transmission.
  • a signal Sig ⁇ signal for the shaft torque M w is fed back inter alia to the comparator 42.
  • This shaft torque M w is also supplied to the sub-equivalent circuit diagram 36, which represents the reel 4 or 6 with wound-up belt 8.
  • This sub-equivalent circuit 36 has only one I-member 50. At the output of this I-element 50 is a signal for the reel speed n H on.
  • the I element 50 has as a time constant the reel time constant T H.
  • the partial equivalent circuit 38, the control technology is the transported tape 8, a functional member 52, whose function is v depending from at least the decrease or Aufwickelge ⁇ speed and referred to as a result of the current train F z, as well as tensile stress, provides the band , which is multiplied by a multiplier 54 with a band radius R H.
  • the generated product is fed back to a comparator 56, whose output is connected to the input gear of the I-member 50 is connected.
  • At the non-inverting input of the comparator 56 is the wave moment MW.
  • the reel speed n H present at the output of the I element 50 is multiplied by the constant R H by means of a further multiplier 58, so that a value for the unwinding or winding speed v is present at the output of the multiplier 58.
  • reel drives are operated in train-controlled mode.
  • a desired value for a tensile moments M z and for an acceleration M B are required in each case.
  • These setpoints M z and M B are superimposed by an adder 60 via ⁇ and the result is fed to a subsequent adder 62nd At the inverting input of this adder 62 there is a correction quantity M Kor , which is generated by the compensation device 26.
  • M Kor is generated by the compensation device 26.
  • the compensation device 26 which carries out the method according to the invention, has a ⁇ -element 64, a DTi element
  • the method according to the invention for compensating for tensile stress disturbances in a belt 8 is based on the knowledge that belt tension disturbances are noticeable in disturbances of the actual engine acceleration M BM . Since a reel drive 4 or 6 im- If the vehicle is driven in an accelerated manner, the inventor came up with the idea that a correction variable could be determined from a determined difference between the setpoint and actual engine acceleration M BM and M BM
  • a measure of the reel drive that is needed already for the Be ⁇ drove the reel drive the motor rotation speed n M ⁇ .
  • This engine speed n M is determined by means of the tachogenerator 18 or 20.
  • the determined actual engine speed n M is differentiated.
  • This actual engine acceleration M B M is the current acceleration performed by the reel motor 4 or 6.
  • a setpoint acceleration M B for the reel drive is available.
  • This acceleration Sollbe ⁇ M B must first be converted to a motor-related target acceleration M Bu means of Conversion means 72nd This converted value M Bu becomes the

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kompensation von Zugspannungs-Störungen (SSt) in einem Band (8) eines beschleunigungsgeführten Haspelantriebs, bestehend aus einem Antriebsmotor (10, 12), einer Antriebswelle (12, 14) und einer Haspel (4, 6). Erfindungsgemäß wird aus einer ermittelten Ist-Motordrehzahl (nM) des Antriebsmotors (10, 12) eine Ist-Motorbeschleunigung (MBM) dieses Antriebsmotors (10, 12) ermittelt, die mit einer Soll-Motorbeschleunigung (MBM), die aus einer vorbestimmten motorbezogenen Soll-Beschleunigung (M * Bu ) berechnet wird, verglichen wird, wobei aus Differenz-Beschleunigung eine Korrekturgröße (MKor) bestimmt wird, die einem erzeugten Soll-Motormoment (M * M ) derart überlagert wird, dass die ermittelte Differenz-Beschleunigung zu Null wird. Somit werden Zugspannungs-Störungen ausgeregelt, wodurch sich Bandrisse vermeiden lassen.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation von Zugspannungs- Störungen in einem Band eines beschleunigungsgeführten Has- pelantriebs
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kompensation von Zugspannungs-Störungen in einem Band eines beschleunigungsgeführten Haspelantriebs und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Bei Haspelantrieben, die im zuggesteuerten Modus betrieben werden, kommt es, insbesondere während Beschleunigungsphasen, zu Zugeinbrüchen, die zu Bandrissen führen können.
Aus der EP 0 477 422 AI ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung einer Walzwerkhaspel bekannt, wobei eine Zugregelung verwendet wird. Diese Zugregelung weist einen Zugregler auf, der mit einer ermittelten Zugkraftdifferenz gespeist wird. Dieser Zugregelung ist eine Drehzahlregelung unterlagert. Ausgangsseitig ist die unterlagerte Drehzahlre¬ gelung mit einer Antriebseinheit einer Haspel verknüpft. Die¬ se Antriebseinheit der Haspel weist einen Motor, einen Um¬ richter, Stromregler, etc. auf. Eine in der Regelstrecke er- mittelte Ist-Zugkraft wird mit einer vorbestimmten Soll-Zug¬ kraft verglichen und die Zugdifferenz dem Zugregler zugeführt. Ausgangsseitig steht am Zugregler eine Soll-Drehzahl für die unterlagerte Drehzahlregelung an. Mittels der unterlagerten Drehzahlregelung wird ein Drehmoment für den Abhas- pelmotor generiert.
Mit dieser Regelung eines Abhaspelmotors wird eine hochdyna¬ mische Anpassung eines Haspelmoments an eine geforderte Zug¬ kraft zur Erzielung eines Bandes mit annähernd konstanter Di- cke bewirkt.
Nachteilig wirkt sich bei dieser Regelung aus, dass eine Zug- kraftmesseinrichtung verwendet werden muss. Diese Zugkraft- messeinrichtung können kleine Zugspannungen nicht erfassen. Außerdem können derartige Zugkraftmesseinrichtungen bei der Herstellung einer Folie nicht verwendet werden. Bei Haspelantrieben, die im zuggesteuerten Modus betrieben werden, kann es vorkommen, dass die Zugkraft im Band in Folge eines Beschleunigungsvorgangs einbricht (Änderung des Walz¬ wirkungsgrades) . Dadurch kann das Band durchhängen. Infolge der Zugkraftreduzierung (keine Last mehr) dreht der Motor der Haspel hoch, so dass das durchhängende Bandmaterial verrin¬ gert wird. Mit der Erhöhung der Motordrehzahl, steigt wieder die Zugkraft im Bandmaterial. In Abhängigkeit der Zugkraft¬ sänderung kann es vorkommen, dass das Band reißt. Dieses Problem konnte bisher nur durch Optimierungen in der Parametereinstellung oder Verzögerung in der Beschleunigung gelöst werden, wobei diese während der Inbetriebnahme durch¬ geführt werden müssen. Diese Optimierungen sind sehr anlagenabhängig. D.h., für die Lösung des Problems wird ein Experte für die Inbetriebnahme von Haspelantrieben benötigt.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kompensation von Zugspannungs-Störungen in einem Band eines beschleunigungsgeführten Haspelantriebs anzugeben, wobei keine Bandzugregelung verwendet wird.
Diese Aufgabe wird mit dem Merkmal des Anspruchs 1 erfin¬ dungsgemäß gelöst. Dieser Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Bandzug¬ störungen, die auch zu Bandriss führen können, Störungen in der Motorbeschleunigung verursachen.
Erfindungsgemäß werden diese Störungen in der Motorbeschleu- nigung mit Hilfe einer gemessenen Motordrehzahl ermittelt. Dazu wird die Motordrehzahl differenziert, wodurch man eine motorbezogene Ist-Motorbeschleunigung erhält. Diese vorbe¬ stimmte Soll-Beschleunigung wird auf eine motorbezogene Soll- Motorbeschleunigung umgerechnet. Dadurch kann durch Vergleich der Ist-Motorbeschleunigung mit der Soll-Motorbeschleunigung die Größe der Störung in der Motorbeschleunigung ermittelt werden. Aus dieser Differenz-Beschleunigung wird eine Korrekturgröße für ein erzeugtes Soll-Motormoment bestimmt, die derart diesem Soll-Motormoment überlagert wird, dass diese Differenz-Beschleunigung zu Null wird.
Mittels dieses erfindungsgemäßen Verfahrens können auch ohne Bandzugregelungen Bandzugstörungen ausgeregelt werden. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass ein sicherer Betrieb, insbesondere in Beschleunigungsphasen, gewährleistet wird, dass langwierige Optimierungen entfallen und dass weniger Material zu Ausschuss gewalzt wird. Mit sta¬ bilen Bandzugspannungen werden bessere Toleranzen eines Walzgutes erreicht.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch veranschaulicht ist.
FIG 1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Walzgerüsts, dem beidseitig zweier Haspeln zugeordnet sind, die
FIG 2 zeigt ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild der
Prinzipdarstellung nach FIG 1 mit einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach der Erfindung, in der
FIG 3 ist ein Störsignal in einem Diagramm über der Zeit dargestellt, die
FIG 4 zeigt in einem Diagramm über der Zeit eine Zugspannung, wobei in der
FIG 5 in einem Diagramm über der Zeit eine Motordrehzahl dargestellt ist, in der
FIG 6 ist ein zugehöriges Motormoment über der Zeit darge¬ stellt und die
FIG 7 veranschaulicht in einem Diagramm über der Zeit eine zugehörige Motorbeschleunigung. In der FIG 1 sind mit 2 jeweils eine Walze, insbesondere eine Arbeitswalze, eines nicht näher dargestellten Walzgerüsts, mit 4 und 6 jeweils eine Haspel und mit 8 ein zwischen den beiden Haspeln 4 und 6 bewegtes Band bezeichnet. Jede Haspel 4 bzw. 6 weist einen Antriebsmotor 10 bzw. 12, der mittels einer Motorwelle 14 bzw. 16 mittels eines nicht näher darge¬ stellten Getriebes mit der Haspel 4 bzw. 6 mechanisch verbunden ist. Jeder Antriebsmotor 10 bzw. 12 weist einen Tachogenerator 18 bzw. 20 auf, mit dem ein Istwert seiner Drehzahl nM erfasst wird. Jedem Antriebsmotor 10 bzw. 12 ist eine Ein¬ richtung 22 bzw. 24 zugeordnet, die in Abhängigkeit von vor¬ bestimmten Sollwerten für ein Zugmoment Mz und einer Beschleunigung MB jeweils den zugeordneten Antriebesmotor 10 bzw. 12 entsprechend antreibt.
Als Einrichtung 22 bzw. 24 ist beispielsweise ein Umrichter vorgesehen, der neben einem Leistungsteil auch noch eine zugehörige Steuer- und Regeleinrichtung aufweist. Diese Einrichtung 22 bzw. 24 ist außerdem mit einem Ausgang des Tacho- generators 18 bzw. 20 signaltechnisch verknüpft. Außerdem ist in der FIG 1 eine Kompensations-Einrichtung 26 bzw. 28 dargestellt, mit der ein Verfahren nach der Erfindung durchgeführt wird. Da diese Kompensationseinrichtung 26 bzw. 28 bei einer realisierten Ausführung integraler Bestandteil der Einrich- tung 22 bzw. 24, insbesondere deren Steuer- und Regeleinrichtung, ist, ist diese mittels einer unterbrochenen Linie dargestellt. Diese Kompensations-Einrichtung 26 bzw. 28 ist auch mit dem Ausgang des zugeordneten Tachogenerators 18 bzw. 20 signaltechnisch verbunden. Ferner wird dieser Einrichtung 26 bzw. 28 die vorbestimmte Soll-Beschleunigung MB zugeführt.
Ferner ist in dieser FIG 1 zwischen den Arbeitswalzen 2 und der Haspel 6 ein Teilbereich 30 des bewegten Bandes 8 darge¬ stellt, der in Folge eines Zugeinbruches durchhängt. Ohne ei- ne Zugregelung könnte während einer Beschleunigungsphase der Haspel 6 das Band 8 reißen. Die Wahrscheinlichkeit eines der¬ artigen Bandrisses steigt mit kleiner werdenden Dicke des Bandes 8 und ist vom Material dieses Bandes 8 abhängig. Ist das zu bearbeitende Band ein Metallband, beispielsweise aus Aluminium, so ist die Wahrscheinlichkeit eines Bandrisses in Folge eines Zugeinbruches gering. Auf alle Fälle entsteht ein Bereich, der fehlerbehaftet ist und somit einen Ausschuss bildet. Ist das zu bearbeitende Band 8 ein Folienband, ist die Wahrscheinlichkeit eines Bandrisses in Folge eines Zug¬ einbruches sehr hoch.
Um Zugspannungen im zu bearbeitenden Band 8 zu ermitteln, werden Zugkraftmessgeräte verwendet. Diese Messgeräte werden derart zum Band 8 angeordnet, das dieses Band 8 eine vorbe¬ stimmte Druckkraft auf dieses Messgerät ausüben kann. Je dün¬ ner ein zu bearbeitendes Band 8 ist, umso empfindlicher müs¬ sen diese Zugkraftmessgeräte sein. Bei der Herstellung von Folien werden deshalb Zugkraftmessgeräte nicht verwendbar.
Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, wird ein Experte benötigt, der während der Inbetriebnahme eine derartige Pro¬ duktionsmaschine optimiert. Diese Optimierungen können durch Parametereinstellungen und/oder Verzögerungen in der Beschleunigung umgesetzt werden. Diese Optimierungen sind aber aufwändig und anlagenabhängig. In allen Fällen wird ein erfahrener Inbetriebsetzer benötigt, der mit seinem Expertenwissen dieses Problem lösen kann.
In der FIG 2 ist ein regelungstechnisches Ersatzschaltbild der angetriebenen Haspel 6 der FIG 1 schematisch dargestellt. Dieses Ersatzschaltbild weist mehrere Teilersatzschaltbilder auf, die mechanische Komponenten des Haspelantriebs nach FIG 1 regelungstechnisch ersetzen. Diese Teilersatzschaltbilder sind mit 32, 34, 36 und 38 bezeichnet. Das Teilersatzschalt¬ bild 32 stellt das regelungstechnische Ersatzschaltbild des als Antriebsmotors 12 dar, das Teilersatzschaltbild 34 stellt regelungstechnisch die Antriebswelle 16 mit einem Getriebe dar, wogegen das Teilersatzschaltbild 36 das aufgewickelte Band 8 und das Teilersatzschaltbild 38 das transportierte Band 8 regelungstechnisch jeweils darstellen. Das regelungstechnische Ersatzschaltbild 32 des Antriebsmo¬ tors 12 weist ein PTi-Glied 40, einen Vergleicher 42 und ein I-Glied 44 auf. Die Zeitkonstante des PTi-Gliedes 40 ist die Ersatzzeitkonstante Te der Momentenregelung, wogegen die Zeitkonstante des I-Gliedes 44 die Motorzeitkonstante TM ist. Am Ausgang des PTi-Gliedes 40 steht ein Signal für das innere Motormoment MM an, wobei am Ausgang des I-Gliedes 44 ein Sig¬ nal für die Motordrehzahl nM ansteht. Am invertierenden Eingang des Vergleichers 42 steht ein Signal für ein Moment der Antriebswelle 16 an, die mit dem inneren Motormoment MM ver¬ glichen wird. Eine ermittelte Differenz ist die Motorbe¬ schleunigung MBM des Antriebsmotors 12. Aus dieser Motorbe¬ schleunigung MBM wird mittels des I-Gliedes 44 eine Ist- Motordrehzahl nM generiert.
Das Teilersatzschaltbild 34 weist neben einem I-Glied 46 ein P-Glied 48 auf, die signaltechnisch in Reihe geschaltet sind. Die Reihenschaltung dieser beiden regelungstechnischen Glieder 46 und 48 bilden vereinfacht die Antriebswelle 16 mit ei- nem Getriebe nach. Am Ausgang des P-Gliedes 48 steht ein Sig¬ nal für das Wellenmoment Mw an, das unter anderem auf den Vergleicher 42 rückgeführt ist.
Dieses Wellenmoment Mw wird außerdem dem Teilersatzschaltbild 36 zugeführt, das regelungstechnisch die Haspel 4 bzw. 6 mit aufgewickeltem Band 8 darstellt. Dieses Teilersatzschaltbild 36 weist nur ein I-Glied 50 auf. Am Ausgang dieses I-Gliedes 50 steht ein Signal für die Haspeldrehzahl nH an. Das I-Glied 50 weist als Zeitkonstante die Haspelzeitkonstante TH auf.
Das Teilersatzschaltbild 38, das regelungstechnisch das transportierte Band 8 darstellt, weist ein Funktionsglied 52 auf, dessen Funktion wenigstens von der Ab- bzw. Aufwickelge¬ schwindigkeit v abhängig ist und als Ergebnis den aktuellen Zugs Fz, auch als Zugspannung bezeichnet, im Band liefert, die mittels eines Multiplizierers 54 mit einem Bandradius RH multipliziert wird. Das generierte Produkt wird auf einen Vergleicher 56 rückgeführt, der ausgangsseitig mit dem Ein- gang des I-Gliedes 50 verbunden ist. Am nicht-invertierenden Eingang des Vergleichers 56 steht das Wellenmoment MW an. Die am Ausgang des I-Gliedes 50 anstehende Haspeldrehzahl nH wird mittels eines weiteren Multiplizierers 58 mit der Konstante RH multipliziert, so dass am Ausgang des Multiplizierers 58 ein Wert für die Ab- bzw. AufWickelgeschwindigkeit v ansteht.
Wie bereits erwähnt, werden Haspelantriebe im zuggesteuerten Modus betrieben. Dazu werden jeweils ein Sollwert für ein Zugmomente Mz und für eine Beschleunigung MB benötigt. Diese Sollwerte Mz und MB werden mittels eines Addierers 60 über¬ lagert und das Ergebnis einem nachfolgenden Addierer 62 zugeführt. Am invertierenden Eingang dieses Addierers 62 steht eine Korrekturgröße MKor an, die von der Kompensations-Ein- richtung 26 generiert wird. Mittels des Addierers 62 wird ein Motormoment-Sollwert MM mit der ermittelten Korrekturgröße
MKor überlagert.
Die Kompensations-Einrichtung 26, die das erfindungsgemäße Verfahren durchführt, weist ein ΡΪΊ-Glied 64, ein DTi-Glied
66, ein PID-Glied 68 und einen Vergleicher 70 auf. Am Eingang des DTi-Gliedes 66 steht eine am Ausgang des I-Gliedes 44 des Regelungsteils 32 generierte Ist-Motordrehzahl nM an. Mittels des DTi-Gliedes 66 wird aus dieser Ist-Motordrehzahl nM eine zugehörige Ist-Motorbeschleunigung MBM generiert. Diese Ist- Motorbeschleunigung MBM wird mit einer Soll-Motorbeschleunigung M BM verglichen, die am Ausgang des ΡΪΊ-Gliedes 64 ansteht. Am Eingang dieses ΡΪΊ-Gliedes 64 steht eine auf Motor¬ größe umgerechnete Sollbeschleunigung M Bu an. Diese Sollbe- schleunigung MBu wird mittels einer Umrechnungs-Einrichtung 72 aus einer vorbestimmten Sollbeschleunigung MB ermittelt. Als Umrechnungseinrichtung 72 kann im einfachsten Fall eine Konstante vorgesehen sein. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kompensation von Zugspannungsstörungen in einem Band 8 beruht auf der Kenntnis, dass Bandzugstörungen sich in Störungen der Ist-Motorbeschleunigung MBM bemerkbar machen. Da ein Haspelantrieb 4 bzw. 6 im- mer beschleunigungsgeführt gefahren wird, kam der Erfinder auf die Idee, aus einer ermittelten Differenz zwischen Soll- und Ist-Motorbeschleunigung MBM und MBM eine Korrekturgröße
MKor abzuleiten, mit der diese Störung im Bandzug 8 zumindest bedämpft bzw. ausgeregelt werden kann.
Eine Messgröße des Haspelantriebs, die bereits für den Be¬ trieb des Haspelantriebes benötigt wird, ist die Motordreh¬ zahl nM. Diese Motordrehzahl nM wird mittels des Tachogenera- tors 18 bzw. 20 ermittelt. Um aus dieser Ist-Motordrehzahl nM eine zugehörige Ist-Motorbeschleunigung MBM ZU generieren wird die ermittelte Ist-Motordrehzahl nM differenziert. Diese Ist- Motorbeschleunigung MBM ist die aktuelle vom Haspelmotor 4 bzw. 6 ausgeführte Beschleunigung. Eine Sollbeschleunigung MB für den Haspelantrieb steht zur Verfügung. Diese Sollbe¬ schleunigung MB muss zunächst mittels der Umrechnungs-Einrichtung 72 auf eine motorbezogene Sollbeschleunigung MBu umgerechnet werden. Dieser umgerechnete Wert MBu wird dem
PTi-Glied 64 der Kompensation-Einrichtung 26 zugeführt, der als Zeitkonstante die Ersatzzeitkonstante Te der Momentenre¬ gelung aufweist. Am Ausgang dieses ΡΪΊ-Gliedes 64 steht die Soll-Motorbeschleunigung MBM an. Die aus der Motordrehzahl nM ermittelte Ist-Motorbeschleunigung MBM wird mit dieser Soll-Motorbeschleunigung MBM verglichen. Aus einer ermittel- ten Differenz-Beschleunigung wird mittels des PID-Gliedes 68 eine Korrekturgröße MKor bestimmt, die dem Soll-Motormoment MM derart überlagert wird, dass die ermittelte Differenz- Beschleunigung zu Null wird. In den Figuren 3 bis 7 sind Signalverläufe jeweils in einem
Diagramm über der Zeit t dargestellt, wobei in jedem Diagramm diese Signalverläufe ohne erfindungsgemäßes Verfahren (a) und mit erfindungsgemäßen Verfahren (b) dargestellt sind. Bandzugstörung im Fall (a) :
Tritt eine Bandzugstörung, gekennzeichnet durch eine Stör¬ größe Sst in dem Diagramm gemäß FIG 3, auf, so bricht der Zug Fz ein und schwingt wenig gedämpft aus (FIG 4) . Die Motor- drehzahl nM folgt dieser Schwingung (FIG 5) . Das Motormoment MM bleibt gemäß Vorgabe unverändert konstant (FIG 6) . Die zur Motordrehzahl nM zugehörige Motorbeschleunigung MBM ist in der FIG 7 dargestellt, die mehrere Überschwinge aufweist, die über der Zeit t abklingen.
Bandzugstörung im Fall (b) :
In diesem Fall tritt ebenfalls eine Störgröße SSt auf (FIG 3), die dafür sorgt, dass der Zug Fz einbricht. Dem Verlauf des Motormoments MM gemäß FIG 6 ist zu entnehmen, dass dieser nicht mehr wie im Fall (a) konstant ist. Diese zeitliche Ver¬ änderung des Motormoments MM wird verursacht durch eine Kor¬ rekturgröße MKOr , die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren er¬ zeugt wird. Diese Korrekturgröße MKor wird derart dem Soll- Motormoment MM überlagert, dass entstehende Schwankungen in der Motorbeschleunigung MBM gedämpft bzw. ausgeregelt werden. Durch die Bedämpfung der Motorbeschleunigung MBM treten keine erhöhten Zugspannungen wie im Fall (a) mehr auf (FIG 5) . Somit führen Zugspannungs-Störungen nicht mehr zu einem Band- riss. Dadurch wird ein sicherer Betrieb gerade in Beschleunigungsphasen eines Haspelantriebes gewährleistet. Dies wird mit relativ einfachen Optimierungen durchgeführt. Es kann gezeigt werden, dass dieses Verfahren robust ist bei der Para- metereinstellung . Außerdem wird durch dieses erfindungsgemäße Verfahren die Produktivität gesteigert. D.h., es wird weniger Material zu Ausschuss verarbeitet. Ferner erzielen stabile Bandzüge bessere Dicken-Toleranzen eines Walzgutes.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Kompensation von Zugspannungs-Störungen
(Sst) in einem Band (8) eines beschleunigungsgeführten Has- pelantriebs, bestehend aus einem Antriebsmotor (10,12), einer Antriebswelle (12,14) und einer Haspel (4,6), wobei aus einer ermittelten Ist-Motordrehzahl (nM) des Antriebsmotors (10,12) eine Ist-Motorbeschleunigung (MBM) dieses Motors (10,12) er¬ mittelt wird, die mit einer Soll-Motorbeschleunigung ( MBM ) , die aus einer vorbestimmten motorbezogenen Sollbeschleunigung (MBu ) berechnet wird, verglichen wird, wobei aus einer Dif¬ ferenz-Beschleunigung eine Korrekturgröße (MKor) bestimmt wird, die einem erzeugten Soll-Motormoment ( MM ) derart überlagert wird, dass die Differenz-Beschleunigung zu Null wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Ermittlung einer Ist-Motorbe¬ schleunigung (MBM) des Antriebsmotors (10,12) die ermittelte Ist-Motordrehzahl (nM) des Antriebsmotors (10,12) differenziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die motorbezogene Sollbeschleunigung (MB*u ) geglättet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass zur Bestimmung einer Korrekturgröße (MKor) die ermittelte Differenz-Beschleunigung mit einem Ver- Stärkungsfaktor multipliziert, aufintegriert und differen¬ ziert wird.
5. Vorrichtung zur Kompensation von Zugspannungs-Störungen in einem Band (8) eines beschleunigungsgeführten Haspelantriebs, dem eine Regeleinrichtung (22,24) ein Stellsignal liefert, wobei dieser Haspelantrieb einen Antriebsmotor (10,12) mit Tachogenerator (18,20), einer Antriebswelle (14,16) und eine Haspel (4,6) aufweist, wobei der Regeleinrichtung (22,24) ei- ne Kompensations-Einrichtung (26,28) zugeordnet ist, an des¬ sen einen Eingang eine Sollbeschleunigung (MB) ansteht und dessen anderer Eingang mit einem Ausgang des Tachogenerator (18,20) verknüpft ist, und wobei ein Ausgang der Kompen¬ sations-Einrichtung (26,28) mit einem Eingang der Regeleinrichtung (22,24) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kompensations-Einrichtung (26,28) in der Regeleinrichtung (22,24) integriert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Regeleinrichtung (22,24) ein Microprozessor ist.
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