EP2519365A2 - Verfahren zur regelung von seitenführungen eines metallbandes - Google Patents

Verfahren zur regelung von seitenführungen eines metallbandes

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EP2519365A2
EP2519365A2 EP10799048A EP10799048A EP2519365A2 EP 2519365 A2 EP2519365 A2 EP 2519365A2 EP 10799048 A EP10799048 A EP 10799048A EP 10799048 A EP10799048 A EP 10799048A EP 2519365 A2 EP2519365 A2 EP 2519365A2
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EP
European Patent Office
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force
ruler
controlled
metal strip
measured
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EP10799048A
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EP2519365B1 (de
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Matthias Tuschhoff
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SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Siemag AG
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Publication date
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    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C47/00—Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
    • B21C47/34—Feeding or guiding devices not specially adapted to a particular type of apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/68—Camber or steering control for strip, sheets or plates, e.g. preventing meandering
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21D43/02—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D43/023—Centering devices, e.g. edge guiding
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/14—Guiding, positioning or aligning work

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling side guides of a metal strip, in particular in rolling mills, for example in the inlet or outlet of rolling mills or before blowing apparatus or in other Bandpro- zesslinien.
  • a ruler is operated position-controlled while guiding a band, while the other ruler is pressed against the band with a defined force.
  • the determination of the contact force between ruler and belt is carried out for both sides with this method.
  • the ruler While the tape is being fed, the ruler is ner side controlled position held on a fixed position.
  • the other ruler is force-controlled with a defined force pressed against the belt.
  • the nominal force of the force-controlled ruler is fixed depending on the characteristics of the belt to be led such as material, width, thickness, temperature or speed.
  • This target force is chosen such that it is greater than the contact force of the band on the force-controlled side in any case, otherwise the guide could be opened on this side of the band.
  • a disadvantage of this method is that when the band exerts a force on the position-controlled side, both this reaction force and, in addition, the predetermined force of the force-regulated side must be taken up on this side. Damage to the band and also to the rulers are the result. To repair the rulers, long plant downtimes are unavoidable.
  • another disadvantage of this method results from the fact that the width of the tape to be fed is generally not constant. By specifying a fixed target force regardless of the width of the tape to be led the rulers can not be adequately adjusted to different bandwidths, which at best the leadership is inadequate or such high forces between band and rulers that significant damage occurs.
  • the published patent application DE 4003717 A1 discloses a further method for lateral guidance of a rolled strip.
  • the object of the disclosed method is to increase the service life of the guide rulers in a roller table.
  • a regulation of the guide rulers is proposed, which operates in such a way that they can be pressed against the strip edges alternately and then lifted off from them again.
  • a disadvantage of this method is, inter alia, that setpoints for a force control loop are predetermined by a process computer according to an input and thereby the control can not run sufficiently accurate in many cases. Due to the predetermined desired forces, this method also has the above-mentioned disadvantages, so that the rulers still wear unsatisfactorily fast by this method and also significant band edge damage can occur.
  • the technical task, which results from the prior art is therefore to be seen to provide an improved control method for side guides of metal bands available or at least to avoid one of the above-mentioned disadvantages.
  • the inventive method for controlling a side guide of a metal strip in particular in the inlet or outlet of rolling mills or blowing machines, wherein the side guide on both sides of the metal strip in each case comprises a laterally arranged to the metal strip ruler and the rulers independently can be moved and a first of the rulers is operated position-controlled and a second of the rulers is operated force-controlled and forces of the metal strip, which act on the first ruler and on the second ruler are measured.
  • the setpoint force for the second force-controlled ruler is predefined as a function of the measured force on the first position-controlled ruler, the setpoint force for the second, force-controlled ruler being reduced as the force on the first, position-controlled ruler increases and / or the force decreases on the first, position-controlled ruler, the setpoint force for the second, force-controlled ruler is increased.
  • both rulers are operated separately by a control loop, namely on the one hand by a position control loop and the other by a force control loop, the influence on the leadership is greatly improved. Since the predetermined forces prescribed for the second ruler are predetermined as a function of the forces measured on the first ruler and are not simply defined exclusively by material parameters or a user, the control of the system is significantly improved.
  • the lower contact forces between the rulers and the belt cause less damage. Greater maintenance intervals and better belt quality result from the Features of the method according to the invention.
  • the braking effect on the belt is reduced, so that the energy required for transporting the belt is reduced.
  • the band presses the position-controlled side together with the effect of the force-regulated side. In particular, this also means that when the width changes occur, the rulers can be better adapted to a widening or narrowing band, whereby the guidance of such bands is improved and damage is reduced.
  • the setpoint force for the second force-controlled ruler is reduced to a predefinable, lower limit.
  • a predefinable, lower limit By means of this predeterminable lower limit, it can be ensured, in particular, that the friction of the guide rule is overcome. If the desired force were chosen too low, the band could not be adjusted in any case despite employment of the ruler on the force-controlled side. By setting a lower force limit, the effectiveness of the scheme can thus be further improved.
  • the parameter a indicates a predeterminable minimum force on the first position-controlled ruler.
  • the specifiable parameter c gives the ratio of the discharge of the second, force-controlled ruler with increasing force on the first, position-controlled ruler.
  • the parameter d forms the lower limit force, which should not be undershot when reducing the setpoint force for the second, force-controlled ruler.
  • the forces measured on the first position-controlled ruler are filtered with a low-pass filter.
  • Filtering with a low-pass filter filters out high frequencies, such as noise, which further improves or stabilizes the control.
  • the regulation, and in particular the specification of the force setpoint of the second force-controlled ruler is thus also less sensitive to short-term fluctuations in the measured actual forces on the position-controlled side.
  • the first and the second ruler are driven by a drive, wherein at least one of these drives is optionally formed hydraulically or pneumatically.
  • the hydraulic or pneumatic drives comprise two cylinder chambers, wherein the forces acting on the first or the second ruler are determined from the pressures measured in the cylinder chambers.
  • the first and the second ruler are driven by a drive, wherein at least one of these drives is optionally formed by a linear electric motor.
  • the force acting on the first or the second ruler is determined from measured electrical variables of the linear motor. By such a measurement or determination, the control can be simplified.
  • the first and the second ruler are driven by a drive, wherein at least one of these drives via a rotary motor and a spindle gear and the rotary motor is selectively driven hydraulically or pneumatically.
  • FIG. 1 shows a schematic sketch of a lateral guide of a metal strip together with control and regulating technology
  • Figure 2 is a control diagram.
  • FIG. 1 shows an example of an arrangement for carrying out the method according to the invention.
  • a metal strip 1, preferably a steel strip 1 is supported by side guides on its two sides or longitudinal sides. leads.
  • Such side guides which are known per se, each comprise a ruler 2, 4.
  • the metal strip 1 can be contacted by the guide edges 9, 10 of the ruler 2, 4.
  • the rulers 2, 4 are preferably made laterally to the belt 1 by drives or adjusting devices 3, 5.
  • force measuring transducers 6 it is possible for force measuring transducers 6 to be provided between the guide edges 9, 10 and the drives or adjusting devices 3, 5 of the rulers 2, 4.
  • the rulers 2, 4, as shown are made up of several parts.
  • the adjusting devices 3, 5 may be formed, for example, by hydraulic or pneumatic cylinders, as shown.
  • position measuring sensors 7 are provided which can measure the travel path of the piston in the adjusting devices 3, 5.
  • position measuring sensors 7 can measure the travel path of the piston in the adjusting devices 3, 5.
  • contactless position measurements such as electromagnetic waves.
  • FIG. 1 shows pressure gauges 8, or pressure gauges 8, which can measure pressure values in a piston-cylinder unit 3, 5. From these values, it is possible to deduce the forces K1, K2 which act on the rulers 2, 4 according to a known procedure.
  • a drive with a motor 3, 5 in particular a rotary motor, whose drive torque can be used to determine a force on the rulers 2, 4.
  • a first ruler 2 is operated position-controlled.
  • the control circuit for regulating the ruler 2 is shown on the left side of FIG. Its controlled system RS 1, or its course, is disturbed by a fault Z1.
  • a disturbance Z1 is, for example, a force of the metal strip 1 on the ruler 2.
  • This disturbance results in a position of the ruler 2, for example the position P1.
  • Such a position P1 of the ruler 2 can be determined by a position measuring device 7, which forms the measuring element MG 1 of the position control loop of the first ruler 2. Subsequently, will checked whether the measured value of the position of the first ruler 2 with a setpoint S1 for the position of the first ruler 2 matches.
  • a control element RG 1 or a control device RG 1 is preferably provided, which outputs an amount of travel of the ruler 2 in a corrected position.
  • the actuator SG 1 for example by a piston-cylinder unit 3, then the control system RS 1 and thus the position of the ruler 2 can be influenced.
  • a position value of the ruler 2 such as the value P1, always has a force K1 acting on the ruler 2. This can be measured by a measuring device or the measuring element MG 1 '. This can be formed for example by a measuring device 6 or 8.
  • the ruler 2 is held by the position control at a constant position. This means that in this case the target position S1 is constant.
  • the second ruler, ruler 4 is preferably operated with force control, that is to say by a force control loop, as shown on the right in FIG.
  • force control that is to say by a force control loop, as shown on the right in FIG.
  • a disturbance Z2 acts on the second ruler 4.
  • a force K2 or total force K2 between the metal strip 1 and ruler 4.
  • This force K2 can be determined by a measuring element MG 2.
  • a measuring element MG 2 are, inter alia, measuring devices of type 6 or 8 in question.
  • the measured force K2 is compared with a setpoint force S2 and a possible difference passed on to the control element RG 2.
  • the actuator SG 2 is also formed, for example, by a piston-cylinder unit 5 or by an electric or rotary motor.
  • the measured force values which are determined by the measuring element MG 1 'on the side of the first position-controlled ruler 2, are preferably set by a controller R or a regulating device R to setpoint values for the forces S2 of the control loop of the second, force-controlled ruler 4 processed.
  • this means that the desired forces S2 of the force control circuit of the second ruler 4 are selected in dependence on the forces K1 measured on the position control side. If, for example, a force K1 approaches the position-controlled ruler 2, this can be counteracted by reducing the setpoint force S2 on the force-controlled side. Conversely, if the force K1 decreases on the position-controlled side, the desired value for the setpoint force S2 on the force-controlled side is preferably increased.
  • This calculation represents an advantageous example of the relationship between measured forces K1 on the position-controlled side and the setpoint forces S2 for the force-controlled side of the control.
  • the parameters a, c, d can be chosen such that the parameter a is a predeterminable minimum force indicates the first, position-controlled line al 2 and the specifiable parameter c indicates the ratio of the relief of the second force-controlled ruler 4 with increasing force K1 on the first, position-controlled ruler 2 and the parameter d represents the lower limit force, which in reducing the desired force S2 for the second, force-controlled ruler 4 should not fall below. It should be emphasized, however, that the choice of these parameters depends on the concrete technical problem and therefore can not be specified here. It is further stated that the previous description of the regulation on the equations mentioned is only an example of the realization of the regulation according to the invention and may not be understood as limiting.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Seitenführung eines Metallbandes (1), insbesondere im Einlauf oder Auslauf von Walzgerüsten oder vor Treibapparaten, wobei die Seitenführung auf beiden Seiten des Metallbandes (1) jeweils ein seitlich zu dem Metallband (1) angeordnetes Lineal (2, 4) umfasst und die Lineale (2, 4) unabhängig voneinander bewegt werden können. Eines der Lineale (2) wird dabei positionsgeregelt betrieben und ein zweites der Lineale (4) kraftgeregelt betrieben, wobei Kräfte des Metallbandes (1), die auf das erste Lineal (2) und auf das zweite Lineal (4) wirken, gemessen werden. Die Sollkraft für das zweite, kraftgeregelte Lineal (4) wird dabei abhängig von der gemessenen Kraft auf das erste, positionsgeregelte Lineal (2) vorgegeben, wobei bei zunehmender Kraft auf das erste, positionsgeregelte Lineal (2) die Sollkraft für das zweite, kraftgeregelte Lineal (4) reduziert wird. Durch diese Art der Regelung können insbesondere Schäden an den Linealen (2, 4) und an dem Metallband (1) verhindert oder zumindest reduziert werden.

Description

Regelung von Seitenführungen eines Metallbandes
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Seitenführungen eines Metallbandes, insbesondere in Walzanlagen, zum Beispiel im Einlauf oder Auslauf von Walzgerüsten oder vor Treibapparaten oder auch in anderen Bandpro- zesslinien.
Stand der Technik Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren zur Regelung von Seitenführungen eines Metallbandes bekannt. Solche Führungen bestehen in der Regel aus zwei seitlich zum Weg des Bandes angeordneten Linealen, die mit Hydraulikzylindern positioniert und bei Durchlauf eines Bandes an das Band angedrückt bzw. angestellt werden können. Häufig weisen die bekannten Systeme eine mechanische Kopplung beider Lineale, wie auch eine gemeinsame Regelung für deren Verstellung, auf. Zwar sind derartige Systeme relativ einfach zu konzeptionieren, jedoch sind deren Verstellmöglichkeiten und insbesondere deren Regelung sehr eingeschränkt. Nicht alle Bandverläufe können hinreichend korrigiert werden. Schäden an den Metallbändern und an den Linealen sind nicht immer hinreichend zu vermeiden.
Weiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen während des Führens eines Bandes ein Lineal positionsgeregelt betrieben wird, während das andere Lineal mit einer definierten Kraft an das Band angedrückt wird. Die Bestimmung der An- presskraft zwischen Lineal und Band wird bei dieser Methode für beide Seiten durchgeführt. Während des Führens des Bandes wird dabei das Lineal auf ei- ner Seite positionsgeregelt auf einer festen Position gehalten. Das andere Lineal wird kraftgeregelt mit einer definierten Kraft an das Band angedrückt. Die Sollkraft des kraftgeregelten Lineals wird abhängig von den Eigenschaften des zu führenden Bandes wie Material, Breite, Dicke, Temperatur oder Geschwindigkeit fest vorgegeben. Diese Sollkraft wird derart gewählt, dass sie in jedem Falle größer als die Kontaktkraft des Bandes auf der kraftgeregelten Seite ist, da sonst die Führung auf dieser Seite von dem Band geöffnet werden könnte. Ein Nachteil dieser Methode besteht darin, dass wenn das Band auf die positionsgeregelte Seite eine Kraft ausübt, auf dieser Seite sowohl diese Reaktionskraft und zusätzlich die vorgegebene Kraft der kraftgeregelten Seite aufge- nommen werden muss. Schäden am Band und auch an den Linealen sind die Folge. Zur Instandsetzung der Lineale sind somit lange Anlagenstillstände unvermeidbar. Zudem ergibt sich ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens daraus, dass die Breite des zu führenden Bandes im Allgemeinen nicht konstant ist. Durch die Vorgabe einer festen Sollkraft unabhängig von der Breite des zu füh- renden Bandes können die Lineale nicht angemessen an verschiedene Bandbreitenverläufe angestellt werden, wodurch bestenfalls die Führung mangelhaft ist oder derart hohe Kräfte zwischen Band und Linealen wirken, dass erhebliche Schäden auftreten. Die Offenlegungsschrift DE 4003717 A1 offenbart ein weiteres Verfahren zur Seitenführung eines Walzbandes. Aufgabe des offenbarten Verfahrens ist es, die Lebensdauer der Führungslineale in einem Rollgang zu erhöhen. Dazu wird eine Regelung der Führungslineale vorgeschlagen, die derart arbeitet, dass diese alternierend gegen die Bandkanten anpressbar und wieder von diesen abhebbar sind. Nachteilig an diesem Verfahren ist unter anderem, dass Sollwerte für einen Kraftregelkreis durch einen Prozessrechner gemäß einer Eingabe vorgegeben sind und dadurch die Regelung in vielen Fällen nicht hinreichend genau ablaufen kann. Durch die vorgegebenen Sollkräfte weist dieses Verfahren ebenfalls die oben genannten Nachteile auf, so dass durch dieses Verfahren die Lineale nach wie vor unbefriedigend schnell verschleißen und zudem signifikante Bandkantenschäden auftreten können. Die technische Aufgabe, welche sich aus dem Stand der Technik ergibt, ist folglich darin zu sehen, ein verbessertes Regelungsverfahren für Seitenführungen von Metallbändern zur Verfügung zu stellen oder zumindest einen der oben genannten Nachteile zu vermeiden.
Offenbarung der Erfindung
Die obige technische Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung einer Seitenführung eines Metallbandes, insbesondere im Einlauf oder Auslauf von Walzgerüsten oder vor Treibapparaten gelöst, wobei die Seitenführung auf beiden Seiten des Metallbandes jeweils ein seitlich zu dem Metallband angeordnetes Lineal umfasst und die Lineale unabhängig voneinander bewegt werden können und ein erstes der Lineale positionsgeregelt betrieben wird und ein zweites der Lineale kraftgeregelt betrieben wird und Kräfte des Metallbandes, die auf das erste Lineal und auf das zweite Lineal wirken, gemessen werden. Erfindungsgemäß wird darüberhinaus die Sollkraft für das zweite, kraftgeregelte Lineal abhängig von der gemessenen Kraft auf das erste, positionsgeregelte Lineal vorgegeben, wobei bei zunehmender Kraft auf das erste, positionsgeregelte Lineal die Sollkraft für das zweite, kraftgeregelte Lineal reduziert wird und/oder bei abnehmender Kraft auf das erste, positionsgeregelte Lineal die Sollkraft für das zweite, kraftgeregelte Lineal erhöht wird. Dadurch, dass beide Lineale getrennt durch einen Regelkreis betrieben werden, nämlich zum einem durch einen Positionsregelkreis und zum anderen durch einen Kraftregelkreis, wird die Einflussnahme auf die Führung erheblich verbessert. Da die für das zweite Lineal vorgegebenen Sollkräfte abhängig von den am ersten Lineal gemessenen Kräften vorgegeben werden und nicht einfach ausschließlich durch Materialparameter oder einen Benutzer definiert werden, wird die Regelung des Systems deutlich verbessert. Durch die geringeren Kon- taktkräfte zwischen den Linealen und dem Band treten geringere Schäden auf. Größere Wartungsintervalle und eine bessere Bandqualität resultieren aus den Merkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zusätzlich wird auch die Bremswirkung auf das Band reduziert, so dass sich der Energiebedarf zum Transport des Bands verringert. Vermieden wird außerdem, dass das Band die positionsgeregelte Seite zusammen mit der Wirkung der kraftgeregelten Seite aufdrückt. Insbesondere bedeutet dies auch, dass bei auftretenden Breitenän- derungen die Lineale einem breiter werdenden oder schmaler werdenden Band besser angepasst werden können, wodurch die Führung solcher Bänder verbessert wird und Schäden reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Sollkraft für das zweite, kraftgeregelte Lineal bis zu einer vorgebbaren, unteren Grenze reduziert. Durch diese vorgebbare untere Grenze kann insbesondere sichergestellt werden, dass die Reibung des Führungslineals überwunden wird. Würde die Sollkraft zu niedrig gewählt werden, könnte das Band trotz Anstellung des Lineals auf der kraftgeregelten Seite nicht mehr in jedem Falle verstellt werden. Durch das Festlegen einer unteren Kraftgrenze, kann die Effektivität der Regelung somit weiter verbessert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Sollkraft für das zweite, kraftgeregelte Lineal aus den Parametern a, b, c und d und aus der auf das erste, positionsgeregelte Lineal wirkenden Kraft, bzw. Istkraft, mit den Gleichungen Fi = K1 - a und S2 = b - c ■ Fi bestimmt, wobei die Parameter a, b, c und d größer oder gleich Null sind und der Parameter b die erforderliche maximale Anpresskraft des zweiten, kraftgeregelten Lineals angibt und weiterhin S2 > d sowie Fi > 0 gilt, wobei Fi eine Hilfsgröße darstellt. Durch die- se Wahl der Sollkraft auf das zweite Lineal in Abhängigkeit von der Istkraft auf der Seite des ersten, positionsgeregelten Lineals, kann eine besonders vorteilhafte Regelung erfolgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gibt der Para- meter a eine vorgebbare Mindestkraft auf das erste, positionsgeregelte Lineal an. Weiterhin gibt der vorgebbare Parameter c das Verhältnis der Entlastung des zweiten, kraftgeregelten Lineals bei zunehmender Kraft auf das erste, positionsgeregelte Lineal an. Der Parameter d bildet die untere Grenzkraft, welche bei Reduktion der Sollkraft für das zweite, kraftgeregelte Lineal nicht unterschritten werden soll. Durch die entsprechende Wahl dieser Parameter, die sich nach der konkreten Anwendung oder der vorliegenden Anlage richtet, kann die Regelung weiter verbessert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden die am ersten, positionsgeregelten Lineal gemessenen Kräfte mit einem Tiefpassfilter gefiltert. Durch die Filterung mit einem Tiefpassfilter werden hohe Frequenzen, zum Beispiel Störungen herausgefiltert, wodurch die Regelung weiter verbessert bzw. stabilisiert werden kann. Die Regelung und insbesondere die Vorgabe des Kraftsollwertes des zweiten, kraftgeregelten Lineals wird so auch unempfindlicher gegenüber kurzfristigen Schwankungen in den gemessenen Istkräften auf der positionsgeregelten Seite.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden das erste und das zweite Lineal durch einen Antrieb angetrieben, wobei mindestens einer dieser Antriebe wahlweise hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfassen die hydraulischen oder pneumatischen Antriebe zwei Zylinderkammern, wobei die auf das erste oder das zweite Lineal wirkenden Kräfte aus den in den Zylinderkammern gemessenen Drücken bestimmt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden das erste und das zweite Lineal durch einen Antrieb angetrieben, wobei mindestens einer dieser Antriebe wahlweise durch einen elektrischen Linearmotor gebildet wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die auf das erste oder das zweite Lineal wirkende Kraft aus gemessenen elektrischen Größen des Linearmotors bestimmt. Durch eine solche Messung bzw. Bestimmung kann die Regelung vereinfacht werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden das erste und das zweite Lineal durch einen Antrieb angetrieben, wobei mindestens einer dieser Antriebe über einen rotatorischen Motor und ein Spindelgetriebe erfolgt und der rotatorische Motor wahlweise hydraulisch oder pneumatisch angetrieben wird.
Kurze Beschreibung der Figuren
Im Folgenden werden kurz die Figuren der Ausführungsbeispiele beschrieben. Weitere Details sind der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
Es zeigen: Figur 1 eine Schemaskizze einer Seitenführung eines Metallbandes samt Steuer- und Regeltechnik; und
Figur 2 ein Regelschema.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Beispiel einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsge- mäßen Verfahrens gezeigt. Ein Metallband 1 , vorzugsweise ein Stahlband 1 , wird auf seinen beiden Seiten, bzw. Längsseiten, durch Seitenführungen ge- führt. Solche an sich bekannten Seitenführungen umfassen jeweils ein Lineal 2, 4. Das Metallband 1 ist dabei durch die Führungskanten 9, 10 des Lineals 2, 4 kontaktierbar. Die Lineale 2, 4 werden bevorzugt seitlich an das Band 1 durch Antriebe bzw. Anstellvorrichtungen 3, 5 angestellt. Optional ist es, wie in Figur 1 gezeigt, möglich, dass zwischen den Führungskanten 9, 10 und den Antrieben bzw. Anstellvorrichtungen 3, 5 der Lineale 2, 4 Kraftmessaufnehmer 6 vorgesehen sind. Möglich ist es auch, dass die Lineale 2, 4 dafür, wie gezeigt, mehrteilig ausgebildet sind. Die Anstellvorrichtungen 3, 5 können zum Beispiel, wie dargestellt, durch Hydraulik- oder Pneumatikzylinder gebildet sein. Darüberhinaus sind gemäß Figur 1 Positionsmessaufnehmer 7 vorgesehen, die den Verfahrweg des Kolbens in den Anstellvorrichtungen 3, 5 messen können. Alternativ ist es auch möglich, andere Positionsmessaufnehmer 7 vorzusehen, zum Beispiel so, dass diese direkt in Kontakt mit den Linealen 2, 4 die Position der Lineale bestimmen. Möglich und von Vorteil sind auch kontaktlose Positionsmessungen, wie etwa durch elektromagnetische Wellen. Weiterhin sind in Figur 1 Druckmessgeräte 8, bzw. Druckmessaufnehmer 8 gezeigt, die in einer Kolben-Zylinder-Einheit 3 ,5 Druckwerte messen können. Aus diesen Werten kann nach bekannter Vorgehensweise auf die Kräfte K1 , K2 geschlossen werden, die auf die Lineale 2, 4 wirken. Alternativ kann auch im Falle eines Antriebs mit einem Motor 3, 5, insbesondere einem rotatorischen Motor, dessen Antriebsmo- ment zur Bestimmung einer Kraft auf die Lineale 2, 4 verwendet werden.
Die Figur 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Regelschemas zur Regelung der Seitenführungen bzw. der Lineale 2, 4. Erfindungsgemäß wird dabei ein erstes Lineal 2 positionsgeregelt betrieben. Der Regelkreis zur Regelung des Lineals 2 ist auf der linken Seite der Figur 2 dargestellt. Dessen Regelstrecke RS 1 , bzw. dessen Verlauf, wird durch eine Störung Z1 gestört. Eine solche Störung Z1 ist zum Beispiel eine Kraft des Metallbandes 1 auf das Lineal 2. Aus dieser Störung resultiert eine Position des Lineals 2, zum Beispiel die Position P1 . Eine solche Position P1 des Lineals 2 kann durch ein Positionsmessgerät 7 ermittelt werden, welches das Messglied MG 1 des Positionsregelkreises des ersten Lineals 2 bildet. Anschließend wird geprüft, ob der gemessene Wert der Position des ersten Lineals 2 mit einem Sollwert S1 für die Position des ersten Lineals 2 übereinstimmt. Folgend wird bevorzugt ein Regelglied RG 1 bzw. eine Regeleinrichtung RG 1 vorgesehen, die einen Betrag eines Verfahrweges des Lineals 2 in eine korrigierte Position ausgibt. Durch das Stellglied SG 1 , zum Beispiel durch eine Kolben-Zylinder- Einheit 3, kann dann auf die Regelstrecke RS 1 und damit auf die Position des Lineals 2 Einfluss genommen werden. Weiterhin liegt zu einem Positionswert des Lineals 2, wie zum Beispiel dem Wert P1 , auch immer eine Kraft K1 vor, die auf das Lineal 2 wirkt. Diese kann durch ein Messgerät bzw. das Messglied MG 1 ' gemessen werden. Dieses kann zum Beispiel durch ein Messgerät 6 oder 8 gebildet sein. Bevorzugt wird das Lineal 2 durch die Positionsregelung auf einer konstanten Position gehalten. Das bedeutet, dass in diesem Falle die Sollposition S1 konstant ist.
Das zweite Lineal, Lineal 4, wird bevorzugt kraftgeregelt betrieben, das heißt durch einen Kraftregelkreis, wie dieser in Figur 2 rechts dargestellt ist. Durch einen Druck des Bandes 1 gegen das Lineal 4 wirkt eine Störung Z2 auf das zweite Lineal 4. Durch das Wirken der Störung Z2 auf die Regelstrecke RS 2 und die Anstellkraft des Lineals 4 gegen das Metallband 1 existiert eine Kraft K2, bzw. Gesamtkraft K2 zwischen dem Metallband 1 und Lineal 4. Diese Kraft K2 kann durch ein Messglied MG 2 bestimmt werden . Als Messglied MG 2 kommen unter anderem Messgeräte des Typs 6 oder 8 in Frage. Folgend wird die gemessene Kraft K2 mit einer Sollkraft S2 verglichen und eine mögliche Differenz weiter an das Regelglied RG 2 geleitet. Durch das Regelglied RG 2 werden Verstellwege an ein Stellglied SG 2 weitergegeben, welches schließlich Einfluss auf die Regelstrecke RS 2 nimmt. Das Stellglied SG 2 ist zum Beispiel ebenso durch eine Kolben-Zylinder-Einheit 5 oder durch einem elektrischen oder rotatorischen Motor gebildet.
Die gemessenen Kraftwerte, welche durch das Messglied MG 1 ' auf der Seite des ersten, positionsgeregelten Lineals 2 ermittelt werden, werden bevorzugt durch einen Regler R bzw. eine Regelvorrichtung R zu Sollwerten für die Kräfte S2 des Regelkreises des zweiten, kraftgeregelten Lineals 4 verarbeitet. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Sollkräfte S2 des Kraftregelkreises des zweiten Lineals 4, in Abhängigkeit von den auf der Positionsregelseite gemessenen Kräften K1 gewählt werden. Nimmt so zum Beispiel eine Kraft K1 auf das positionsgeregelte Lineal 2 zu, so kann dem entgegengewirkt werden, indem die Sollkraft S2 auf der kraftgeregelten Seite herabgesetzt wird. Nimmt umgekehrt die Kraft K1 auf der positionsgeregelten Seite ab, so wird bevorzugt der Sollwert für die Sollkraft S2 auf der kraftgeregelten Seite erhöht. Weiterhin ist es auch möglich, dass in diese Regelung weitere Prozessparameter mit einbezogen werden, wie das Material des Bandes oder weitere dessen Eigenschaften oder diverse Anlageparameter. Wird zudem eine untere Grenze für die Sollkraft S2 auf der kraftgeregelten Seite gewählt, so kann sichergestellt werden, dass die Regelung insbesondere stets die Reibung des Bandes überwinden kann. Bevorzugt ist es weiterhin möglich, dass die auf der positionsgeregelten Seite gemessenen Kräfte K1 mit einem Tiefpassfilter gefiltert werden. Die Wahl der Sollkraft S2 für das zweite Lineal 4 kann darüberhinaus bevorzugt über die Gleichungen F1 = K1 - a und S2 = b - c ■ F1 bestimmt werden, wobei die Parameter a, b, c und d größer oder gleich Null sind und der Parameter b die technologisch erforderliche, maximale Anpresskraft des zweiten, kraftgeregelten Lineals 4 angibt und wobei S2 > d sowie F1 > 0 gilt, wobei F1 eine Hilfsgrö- ße darstellt. Diese Berechnung stellt ein vorteilhaftes Beispiel für den Zusammenhang zwischen gemessenen Kräften K1 auf der positionsgeregelten Seite und den Sollkräften S2 für die kraftgeregelte Seite der Regelung dar. Insbesondere können darüberhinaus die Parameter a, c, d so gewählt werden, dass der Parameter a eine vorgebbare Mindestkraft am ersten, positionsgeregelten Line- al 2 angibt und der vorgebbare Parameter c das Verhältnis der Entlastung des zweiten, kraftgeregelten Lineals 4 bei zunehmender Kraft K1 auf das erste, positionsgeregelte Lineal 2 angibt und der Parameter d die untere Grenzkraft darstellt, welche bei Reduzieren der Sollkraft S2 für das zweite, kraftgeregelte Lineal 4 nicht unterschritten werden soll. Hier sei allerdings betont, dass die Wahl dieser Parameter von der konkreten technischen Problemstellung abhängt und daher hier nicht weiter konkretisierbar ist. Weiterhin wird festgestellt, dass die vorhergehende Beschreibung der Regelung über die genannten Gleichungen nur ein Beispiel für die Realisierung der erfindungsgemäßen Regelung darstellt und nicht einschränkend verstanden werden darf.
Bezugszeichenliste
1 Metallband
2 erstes Lineal
3 Anstellvorrichtung
4 zweites Lineal
5 Anstellvorrichtung
6 Kraftmessaufnehmer
7 Positionsmessaufnehmer
8 Druckmessaufnehmer
9 erste Führungskante
10 zweite Führungskante
K1 Am ersten Lineal vorliegende Kraft
K2 Am zweiten Lineal vorliegende Kraft
MG 1 Positionsmessgerät des ersten Lineals
MG V Kraftmessgerät des ersten Lineals
MG 2 Kraftmessgerät des zweiten Lineals
P1 Position des ersten Lineals
R Regler für die Ausgabe des Sollwertes der Kraft S2
RG 1 Regelglied des ersten Lineals
RG 2 Regelglied des zweiten Lineals
RS 1 Regelstrecke des ersten Lineals
RS 2 Regelstrecke des zweiten Lineals
51 Sollwert für die Position des ersten Lineals
52 Sollkraft des zweiten Lineals
SG 1 Stellglied des ersten Lineals
SG 2 Stellglied des zweiten Lineals
Z1 Störung des Positionsregelkreises des ersten Lineals
Z2 Störung des Kraftregelkreises des zweiten Lineals

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Regelung einer Seitenführung eines Metallbandes (1 ), insbesondere im Einlauf oder Auslauf von Walzgerüsten oder vor Treibapparaten, wobei die Seitenführung auf beiden Seiten des Metallbandes (1 ) jeweils ein seitlich zu dem Metallband (1 ) angeordnetes Lineal (2, 4) um- fasst, wobei die Lineale (2, 4) unabhängig voneinander bewegt werden können und ein erstes der Lineale (2) positionsgeregelt betrieben wird und ein zweites der Lineale (4) kraftgeregelt betrieben wird und wobei Kräfte des Metallbandes (1 ), die auf das erste Lineal (2) und auf das zweite Lineal (4) wirken, gemessen werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sollkraft (S2) für das zweite, kraftgeregelte Lineal (4) abhängig von der gemessenen Kraft (K1 ) auf das erste, positionsgeregelte Lineal (2) vorgegeben wird, wobei bei zunehmender Kraft (K1 ) auf das erste, positionsgeregelte Lineal (2) die Sollkraft (S2) für das zweite, kraftgeregelte Lineal (4) reduziert wird und wahlweise bei abnehmender Kraft (K1 ) auf das erste, positionsgeregelte Lineal (2) die Sollkraft (S2) für das zweite, kraftgeregelte Lineal (4) erhöht wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1 , wobei bei zunehmender Kraft (K1 ) auf das erste, positionsgeregelte Lineal (2) die Sollkraft (S2) für das zweite, kraftgeregelte Lineal (4) bis zu einer vorgebbaren, unteren Grenze reduziert wird.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Soll kraft (S2) für das zweite, kraftgeregelte Lineal (4), aus den Parametern a, b, c und d und der gemessenen Kraft (K1 ) auf das erste, positionsgeregelte Lineal (2) mit den Gleichungen: Fi = K1 - a; und
S2 = b - c■ Fi
bestimmt wird, wobei die Parameter a, b, c und d größer oder gleich Null sind und der Parameter b die erforderliche maximale Anpresskraft des zweiten, kraftgeregelten Lineals (4) angibt und weiterhin S2 > d sowie Fi > 0 gilt und Fi eine Hilfsgröße darstellt.
Das Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Parameter a eine vorgebbare Mindestkraft am ersten, positionsgeregelten Lineal (2) angibt und der vorgebbare Parameter c das Verhältnis der Entlastung des zweiten, kraftgeregelten Lineals (4) bei zunehmender gemessener Kraft (K1 ) auf das erste, positionsgeregelte Lineal (2) angibt und der Parameter d die untere Grenzkraft darstellt, welche bei Reduzieren der Sollkraft (S2) für das zweite, kraftgeregelte Lineal (4) nicht unterschritten werden soll.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die am ersten, positionsgeregelten Lineal (2) gemessenen Kräfte (K1 ) mit einem Tiefpassfilter gefiltert werden.
Das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste und das zweite Lineal (2, 4) durch einen Antrieb (3, 5) angetrieben werden und mindestens einer dieser Antriebe wahlweise hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet wird.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei die hydraulischen oder pneumatischen Antriebe (3, 5) eine Zylinderkammer umfassen und die auf das erste oder das zweite Lineal (2, 4) wirkenden Kräfte (K1 , K2), aus den in der Zylinderkammer gemessenen Drücken bestimmt werden.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste und das zweite Lineal (2, 4) durch einen Antrieb (3, 5) angetrieben werden und mindestens einer dieser Antriebe wahlweise durch einen elektrischen Linearmotor gebildet wird.
9. Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Kraft (K1 , K2), die auf das erste oder das zweite Lineal (2, 4) wirkt, aus gemessenen elektrischen Größen des Linearmotors bestimmt wird.
10. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste und das zweite Lineal (2, 4) durch einen Antrieb (3, 5) angetrieben werden und wobei mindestens einer dieser Antriebe über einen rotatorischen Motor und ein Spindelgetriebe erfolgt, wobei der rotatorische Motor wahlweise hydraulisch oder pneumatisch angetrieben wird.
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