EP2934779A1 - Verfahren und vorrichtung zum wickeln eines metallbandes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum wickeln eines metallbandes

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EP2934779A1
EP2934779A1 EP13802330.4A EP13802330A EP2934779A1 EP 2934779 A1 EP2934779 A1 EP 2934779A1 EP 13802330 A EP13802330 A EP 13802330A EP 2934779 A1 EP2934779 A1 EP 2934779A1
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EP
European Patent Office
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speed
driver
rollers
driver rollers
belt
Prior art date
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EP13802330.4A
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EP2934779B1 (de
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Matthias Tuschhoff
Peter Sudau
Olaf Norman Jepsen
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H51/00—Forwarding filamentary material
    • B65H51/30—Devices controlling the forwarding speed to synchronise with supply, treatment, or take-up apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C47/00—Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
    • B21C47/003—Regulation of tension or speed; Braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • 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
    • B21C47/345—Feeding or guiding devices not specially adapted to a particular type of apparatus for monitoring the tension or advance of the material

Definitions

  • the invention relates to a method for winding a metal tied it on a reel with a winding mandrel to which the metal strip is fed by a pair of first and a second drive roller, of which at least one is driven.
  • a blowing apparatus for rolled strip in particular for the arrangement of tape reels in broadband rolling mills to the object, which consists of two driver rollers for pre-adjustment to different thicknesses by Hubspindelgetriebe relative to each other on gap distance and for adjusting the Rollenanpresskraft via pressure medium cylinder in the direction are biased against each other, wherein one of the driver rollers is mounted in a rocker and attack on the other hand pressure cylinder.
  • the Rollenanpresskraft is only just kept so large that it is sufficient for maintaining the frictional engagement between the rolled strip and the rollers, including a safety factor.
  • the roller contact force must be controlled in dependence on the respective strip thickness and bandwidth so that the specific strip tension decreases with increasing strip thickness.
  • WO 2008 037395 A1 describes a method and a device for winding metal strips onto a winding mandrel arranged in a reel shaft, to which the metal strip is fed by a driver having a lower and an upper drive roller, a table being provided below the metal strip for guidance is and above the metal strip a pivotable band switch and this are arranged close to the winding mandrel then a pivotable shaft flap.
  • a strip tension measuring device immersed in the reel shaft from above into the metal strip, the longitudinal pulling force exerted by the driver on the metal strip is determined by the driver for controlling the strip run and the measuring signal is fed to a driver control.
  • WO 2008 092896 A1 discloses an operating method for a reel device for winding and unwinding a metallic strip, as well as a control device and a reel device.
  • the reel can be assigned a drive roller.
  • the reel is associated with a control device.
  • the band is measured as the actual value of a current property of the band, a current band temperature and / or a current microstructural property of the tape or determined by model calculation.
  • the control device determines from the actual value or from a variable derived therefrom a current torque value acting in and / or counter to the strip running direction and operates the reel and / or the driver roller using the current torque value.
  • the Torque value can be used as a torque setpoint value and / or as a torque limit. For the calculation of the torque limits, the current stiffness of the belt to be wound is used.
  • This stiffness is significantly influenced by the strip temperature and / or the microstructure of the strip.
  • this object is achieved in a method of the type mentioned in that a difference between the belt speed of the metal strip and the speed of the drive rollers on the basis of the measurement of the belt speed and the speed of at least one of the driver rollers is set from measurable process variables.
  • Either the sum force acting on the metal strip in the gap between the two driver rollers or the drive torques of the driver roller drives are controlled so that they are securely transferred to the metal strip, with little or controlled speed differences between the surfaces of the driver rollers and the metal strip.
  • either the predetermined forces on both sides of a controller in response to the measured speeds of the driver rollers are changed (force correction) that the desired speed difference between the surface of the driver rollers on the one hand and the metal band is achieved, or the drive torques of the driven driver rollers changed so that the speed difference is achieved with respect to the metal strip for each of the drives of the driver rollers (Torque correction).
  • the difference between the belt speed of the metal belt and the speed of at least one of the drive rollers is controlled by a controller such that the difference between the belt speed and the surface speed of the driver rollers does not exceed an adjustable limit.
  • the drives of the driver rollers and the winding mandrel are controlled by the regulation of the contact pressure of the driver rollers against the belt and that the target speeds of the drives are set so that between the driver rollers a predetermined relative speed occurs and the setpoint the contact force of the driver rollers is controlled so that a predetermined train in the metal strip in the area between the driver rollers and a coil wound on the winding mandrel acts.
  • the driver setting force or the drive torque of the at least one driven driver roller is predetermined such that the difference between the belt speed and the surface speed of the driven driver roller does not exceed an adjustable limit value.
  • the speed of the winding mandrel is regulated.
  • the drive torque of the mandrel is predetermined so that the differences between the belt speed and the surface speed of at least one of the driver rollers not an adjustable limit exceed.
  • the belt speed is measured without contact or by a speed measuring roller which is pressed against the metal belt.
  • the belt speed is determined by measuring the rotational speed of the winding mandrel and the diameter of the wound on the winding mandrel tape roll.
  • the diameter of the wound on the winding mandrel Federal of the metal strip can be measured.
  • the force is regulated, exert the force generator on the driver rollers.
  • the operator additionally to specify force correction values for the force control on the driver rollers.
  • the correction of the contact force of the driver rollers with a proportional-integral controller from the difference of the setpoint and the actual value for the train in the metal band in the area between the driver rollers and wound on the mandrel collar is determined ,
  • Advantageous is a method in which the temporal correction of the contact force of the driver rollers with a three-point controller from the difference of the setpoint and the actual value of the train in the metal strip between the driver rollers and the collar is determined.
  • the invention also relates to a device for winding a Metal band to a collar for carrying out the method described above.
  • Fig. 1 is a side schematic view of a winding device for
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the driver rollers and the mandrel in connection with the respective drives
  • Fig. 3 shows the control scheme for calculating the rotational speeds of the driver rollers and the winding mandrel
  • a winding device (FIG. 1) with a winding mandrel 1 serves to wind up a metal strip 2, which is wound on a bundle or band wound coil (coil) 12 of the metal strip 2.
  • the metal strip 2 reaches the winding device typically on a horizontal roller table, on which it is deflected by two against the metal strip 2 and against each other employed driver rollers 3, 4 to the mandrel 1 and wound there to the collar 12.
  • Driver rollers 3, 4 give the metal band 2 the necessary train.
  • the driver rollers 3, 4 and the mandrel 1 are each driven by a motor 7, 8 and 19 directly or alternatively via gear. In one embodiment of the invention, only one of the driver rollers 3, 4 is driven, wherein the other driver roller 3, 4 is entrained. Preferably, the moments of the driver rollers 3, 4 or of the winding mandrel 1 can be regulated.
  • the speeds of the motors 7, 8 and 19 ( Figure 2) are measured by speed sensors 13, 14 and 20, respectively.
  • the motors 7, 8, 19 are operated in speed control. For each drive, a torque setpoint is determined by a speed controller 71, 81, 191 (FIG.
  • Inverters 72, 82, 192 provide the instantaneous value of engine torque.
  • the inverters 72, 82 and 192 are represented by a thyristor symbol, since the inverters 72, 82 192 may comprise circuits which preferably comprise a thyristor.
  • the aim of the method is to drive the driver rollers 3, 4 at a lower speed than the belt speed v B predetermined by the drive of the winding mandrel 1, so that a predetermined relative speed occurs between the driver rollers 3, 4 and the belt 2.
  • the circumferential velocities v u , v 0 of the driver rollers 3, 4 and the collar 12 are considered, which reflect the engine speeds ki, k 2 , k 3 , possible gearbox factors, the characteristics of the transmission, such as slip, friction, etc. and the diameters of the driver rollers 3, 4 and the radius of the collar 12.
  • the collar radius can be calculated from the variable and metrologically determinable diameter of the winding mandrel, the number of turns and the strip thickness counted during the winding process. Alternatively, a direct measurement of the collar radius' with a distance measuring device 1 1 is possible.
  • the belt speed v B can also be measured with a contactless sensor 9, 9a, which can be arranged in front of the driver rollers 3, 4 or between the driver rollers 3, 4 and the winding mandrel 1.
  • the use of a contacting measuring roller 10 between the driver rollers 3, 4 on the one hand and the collar 12 on the other hand is also possible for measuring the belt speed v B.
  • a higher-level control system (FIG. 3) gives setpoint values for the Belt speed v B, soii and the relative speed AV SO II between the driver rollers 3, 4 on the one hand and the tape 2 on the other hand before.
  • the force-generating devices for pressing the driver rollers 3, 4 against the metal strip 2 can, as exemplified in FIG. 1 by way of the driver roller 4, be designed as hydraulic cylinders 5, 6.
  • the hydraulic cylinders 5, 6 act on the side facing the drive, the drive side AS, and on the side facing away from the drive, the operating side BS, on the pins of the upper drive roller 4.
  • the actual force values are determined from the measured on the hydraulic cylinders 5, 6, press 15, 16 and 17, 18, the pressures 15 to 18 to Iben by the ring-side on the surface A Ri ng or at the piston-side area A Ko , as shown in Fig. 2 on the basis of the hydraulic cylinder 5, give measured values.
  • the forces on both sides are regulated independently.
  • the desired forces are determined from a base value F SO II that is the same for both sides, possible correction values AF A s, AF B s from operators or other control systems, and a force correction for setting the predetermined tension in the belt 2.
  • To determine the force correction for compliance with the desired strip tension is first from the engine torque of the winding mandrel 1 taking into account a possible gear factor, the current collar radius, friction losses and acceleration effects and the Umformwiderstandes the strip material at the bend around the mandrel 1, an actual value for the train Z
  • the force correction AF for the contact force of the driver rollers 3, 4 is determined, for example by means of a proportional integral controller 22 (Fig. 4) and together with the setpoint of Force is supplied to an adder whose output value is linked to the correction values AF A s, AF BS via further adders both on the drive side and on the operating side AS, BS and is supplied to the respective force regulators 23, 24 as force setpoint values.
  • a proportional integral controller 22 Fig. 4
  • the controller can also be designed as a three-step controller for the time change of the force correction.
  • the peripheral speed v 0 of the upper drive roller 4 results from the diameter d 4 of the driver roller 4 and the speed signal ni from the drive of this roller in the unit "revolution / minute" from: for the lower drive roller 3 with the diameter d3 and the speed signal n13, the following applies:
  • the actual forces F A s and F B s in the cylinders shown by way of example can be calculated from the pressures measured there and the hydraulically active surfaces on the piston side and the ring side of the respective pistons.

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Abstract

Ein Verfahren zum Aufwickeln eines Metallbandes (1) auf einen Haspel mit einem Wickeldorn (2), dem das Metallband (1) durch ein Paar einer ersten und einer zweiten Treiberrolle (5, 6) zugeleitet wird, von denen wenigstens eine angetrieben wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz zwischen der Bandgeschwindigkeit (vB) des Metallbandes (1) und der Geschwindigkeit (v5, v6) der Treiberrollen auf der Basis der Messung der Bandgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit (v5, v6) wenigstens einer der Treiberrollen (5, 6) aus messbaren Prozessgrößen eingestellt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Wickeln eines Metallbandes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufwickeln eines Metall band es auf einen Haspel mit einem Wickeldorn, dem das Metallband durch ein Paar einer ersten und einer zweiten Treiberrolle zugeleitet wird, von denen wenigstens eine angetrieben wird.
Aus der DE-OS 26 14 254 ist ein Verfahren zur Regelung der Bandzuganpresskraft an Treibapparaten für Walzband bekannt, insbesondere vor Bandhaspeln in Breitband-Walzstraßen, bei dem die beiden entsprechend der jeweiligen Blechdicke auf Spaltabstand eingestellten Treiberrollen mit einer vorbestimmbaren konstanten Haltekraft in Richtung gegeneinander beaufschlagt sind.
Ebenso ist aus diesem Dokument ein Treibapparat für Walzband, insbesondere zur Anordnung von Bandhaspeln in Breitband-Walzstraßen zum Gegenstand, der aus zwei Treiberrollen besteht, die zur Voreinstellung auf verschiedene Banddicken durch Hubspindelgetriebe relativ zueinander auf Spaltabstand bringbar sowie zur Einstellung der Rollenanpresskraft über Druckmittelzylinder in Richtung gegeneinander unter Vorspannung gesetzt sind, wobei eine der Treiberrollen in einer Schwinge gelagert ist und an der andererseits Druckmittelzylinder angreifen. Die Rollenanpresskraft wird nur gerade so groß gehalten, dass diese für die Aufrechterhaltung des Reibungsschlusses zwischen dem Walzband und den Rollen unter Einbeziehung eines Sicherheitsfaktors ausreicht. Dabei muss die Rollenanpresskraft in Abhängigkeit von der jeweiligen Banddicke und Bandbreite so geregelt werden, dass der spezifische Bandzug sich mit zunehmender Banddicke verringert. In der WO 2008 037395 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Metallbändern auf einen in einem Haspelschacht angeordneten Wickeldorn beschrieben, dem das Metallband von einem eine untere und eine obere Treiberrolle aufweisenden Treiber zugeleitet wird, wobei zur Führung ein Tisch unterhalb der Metallbandes vorgesehen ist und oberhalb des Metallbandes eine schwenkbare Bandweiche sowie sich dieser bis nahe zum Wickeldorn anschließend eine schwenkbare Schachtklappe angeordnet sind. Mittels einer im Haspelschacht von oben in das Metallband eintauchenden Bandzugmesseinrichtung wird die vom Treiber auf das Metallband ausgeübte Längszugkraft zur Steuerung des Bandlaufs durch den Treiber ermittelt und das Messsignal einer Treiberregelung zugeleitet. Durch das erfindungsgemäße Einschwenken der Bandzugmesseinrichtung von oben auf das Metallband kann insbesondere auch noch am Bandende ein optimaler Umschlingungswinkel eingehalten werden. Die Zugmessung des Metallbandes im Haspelschacht soll dazu dienen, den Treibapparat mit einer solchen Beeinflussung des Bandlaufs zu regeln, dass sich ein kantengerader Metallbund erreichen lässt.
Aus der WO 2008 092896 A1 gehen ein Betriebsverfahren für eine Haspeleinrichtung zum Auf- und Abhaspeln eines metallischen Bandes sowie eine Steuereinrichtung und eine Haspeleinrichtung hervor. Dem Haspel kann eine Treibrolle zugeordnet sein. Dem Haspel ist eine Steuereinrichtung zugeordnet.
Um einen überhöhten Zug auf das Band zu vermeiden, der so hoch sein kann, dass er die Streckgrenze des Bandes übersteigt, also zu plastischen Formveränderungen, z. B. Einschnürungen, des Bandes führt, wird als Istwert einer aktuellen Eigenschaft des Bandes eine aktuelle Bandtemperatur und/oder eine aktuelle Mikrostruktureigenschaft des Bandes gemessen oder durch Modellberechnung ermittelt. Die Steuereinrichtung ermittelt aus dem Istwert oder aus einer hieraus abgeleiteten Größe einen in und/oder entgegen der Bandlaufrichtung wirkenden aktuellen Drehmomentwert und betreibt den Haspel und/oder die Treiberrolle unter Verwendung des aktuellen Drehmomentwerts. Der Drehmomentwert kann als Dreh momentsoll wert und/oder als Drehmomentgrenzwert verwendet werden. Für die Berechnung der Drehmomentengrenzen wird die aktuelle Steifigkeit des zu wickelnden Bandes eingesetzt. Diese Steifigkeit wird maßgeblich durch die Bandtemperatur und/oder die Mikrostruktur des Bandes beeinflusst. Durch die aktive Anpassung der Drehmomentenberechnung, basierend auf den Istwerten der Parameter, die die Steifigkeit eines Bandes über den gesamten Wickelprozess hinweg bestimmen, ergeben sich ein gleichmäßigeres Wickelmoment und eine bessere Wickelqualität. Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein neues Verfahren zum Wickeln von Metallbändern zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Differenz zwischen der Bandgeschwindigkeit des Metallbandes und der Geschwindigkeit der Treiberrollen auf der Basis der Messung der Bandgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit wenigstens einer der Treiberrollen aus messbaren Prozessgrößen eingestellt wird.
Entweder wird die im Spalt zwischen den beiden Treiberrollen auf das Metallband einwirkende Summenkraft oder es werden die Antriebsmomente der Treiberrollenantriebe so geregelt, dass sie sicher auf das Metallband übertragen werden, wobei geringe oder kontrollierte Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den Oberflächen der Treiberrollen und dem Metallband angestrebt werden. Dazu werden entweder die auf beiden Seiten vorgegebenen Sollkräfte von einem Regler in Abhängigkeit von den gemessenen Geschwindigkeiten der Treiberrollen so verändert (Kraftkorrektur), dass die gewünschte Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Oberfläche der Treiberrollen einerseits und dem Metallband andererseits erreicht wird, oder die Antriebsmomente der angetriebenen Treiberrollen werden so verändert, dass die Geschwindigkeitsdifferenz bezüglich des Metallbandes für jeden der Antriebe der Treiberrollen erreicht wird (Momentenkorrektur).
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Vorzugsweise wird die Differenz zwischen der Bandgeschwindigkeit des Metallbandes und der Geschwindigkeit wenigstens einer der Treiberrollen durch eine Regeleinrichtung derart geregelt, dass die Differenz zwischen der Bandgeschwindigkeit und der Oberflächengeschwindigkeit der Treiberrollen einen einstellbaren Grenzwert nicht überschreitet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgesehen, dass die Antriebe der Treiberrollen und des Wickeldorns durch die Regelung der Anpresskraft der Treiberrollen gegen das Band geregelt werden und dass die Solldrehzahlen der Antriebe so vorgegeben werden, dass zwischen den Treiberrollen eine vorgegebene Relativgeschwindigkeit auftritt und der Sollwert der Anpresskraft der Treiberrollen so geregelt wird, dass ein vorgegebener Zug in dem Metallband im Bereich zwischen den Treiberrollen und einem auf dem Wickeldorn aufgewickelten Bund wirkt.
Von Vorteil ist es insbesondere, wenn die Treiberanstellkraft oder das Antriebsmoment der wenigstens einen angetriebenen Treiberrolle so vorgegeben wird, dass die Differenz zwischen der Bandgeschwindigkeit und der Oberflächengeschwindigkeit der angetriebenen Treiberrolle einen einstellbaren Grenzwert nicht überschreitet. Vorzugsweise wird auch die Drehzahl des Wickeldorns geregelt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Antriebsmoment des Wickeldorns so vorgegeben wird, dass die Differenzen zwischen der Bandgeschwindigkeit und der Oberflächengeschwindigkeit wenigstens einer der Treiberrollen einen einstellbaren Grenzwert nicht überschreiten.
In vorteilhafter Weise wird die Bandgeschwindigkeit berührungslos oder durch eine Geschwindigkeitsmessrolle gemessen, die an das Metallband gedrückt wird. Alternativ wird die Bandgeschwindigkeit durch Messung der Drehzahl des Wickeldorns sowie des Durchmessers des auf dem Wickeldorn aufgewickelten Bandwickels ermittelt.
Mit Vorteil lässt sich auch der Durchmesser des auf dem Wickeldorn aufgewickelten Bundes des Metallbands messen.
In vorteilhafter Ausgestaltung wird ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Bandgeschwindigkeit, der Geschwindigkeit der Treiberrollen und der von den Treiberrollen auf das Metallband ausgeübten Kraft vorgegeben.
Vorzugsweise wird die Kraft geregelt, die Krafterzeuger auf die Treiberrollen ausüben. Hierbei ist es möglich, dass der Bediener zusätzlich Kraftkorrekturwerte für die Kraftregelung an den Treiberrollen vorzugeben. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Korrektur der Anpresskraft der Treiberrollen mit einem Proportional-Integral-Regler aus der Differenz des Sollwertes und des Istwertes für den Zug im Metallband im Bereich zwischen den Treiberrollen und dem auf dem Dorn aufgewickelten Bund bestimmt wird.
Von Vorteil ist ein Verfahren, bei dem die zeitliche Korrektur der Anpresskraft der Treiberrollen mit einem Dreipunktregler aus der Differenz des Sollwertes und des Istwertes des Zuges in dem Metallband zwischen den Treiberrollen und dem Bund bestimmt wird.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zum Aufwickeln eines Metallbandes zu einem Bund zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine seitliche schematische Ansicht einer Wickelvorrichtung zum
Aufwickeln eines Metallbandes auf einen Wickeldorn mit einem zwei Treiberrollen aufweisenden Treiber,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Treiberrollen und den Wickeldorn in Verbindungen mit den jeweiligen Antrieben,
Fig. 3 das Regelschema zur Berechnung der Drehzahlen der Treiberrollen und des Wickeldorns und
Fig. 4 die Zugregelung und das Regelschema der Anpresskräfte der
Treiberrollen.
Eine Wickelvorrichtung (Fig. 1 ) mit einem Wickeldorn 1 dient zum Aufwickeln eines Metallbandes 2, das auf dem ein Bund oder Bandwickel (Coil) 12 des Metallbandes 2 aufgewickelt wird. Das Metallband 2 erreicht die Wickelvorrichtung typischerweise auf einem horizontalen Rollgang, auf dem es durch zwei gegen das Metallband 2 und gegeneinander angestellte Treiberrollen 3, 4 zu dem Dorn 1 abgelenkt und dort zu dem Bund 12 aufgewickelt wird.
Treiberrollen 3, 4 verleihen dem Metallband 2 den nötigen Zug. Die Treiberrollen 3, 4 und der Wickeldorn 1 werden jeweils von einem Motor 7, 8 bzw. 19 direkt oder alternativ über Getriebe angetrieben. In einer Ausführung der Erfindung wird nur eine der Treiberrollen 3, 4 angetrieben, wobei die andere Treiberrolle 3, 4 mitgeschleppt wird. Vorzugsweise lassen sich die Momente der Treiberrollen 3, 4 bzw. des Wickeldorns 1 regeln. Die Drehzahlen der Motoren 7, 8 und 19 (Fig. 2) werden durch Drehzahlsensoren 13, 14 bzw. 20 gemessen. Die Motoren 7, 8, 19 werden in Drehzahlregelung betrieben. Für jeden Antrieb wird von einem Drehzahlregler 71 , 81 , 191 (Fig. 3) in Abhängigkeit von der Solldrehzahl und der Ist-Drehzahl sowie dem zeitlichen Verlauf der beiden Signale ein Momentensollwert bestimmt, der an einen zugehörigen Umrichter 72, 82, bzw. 192 weitergeleitet wird, der die Motorströme regelt. Die Umrichter 72, 82, 192 stellen den momentanen Wert des Motormoments zur Verfügung. In der Darstellung sind die Umrichter 72, 82 und 192 durch ein Thyristor-Symbol dargestellt, da die Umrichter 72, 82 192 sind Schaltungen umfassen können, die vorzugsweise einen Thyristor aufweisen.
Das Ziel des Verfahrens besteht darin, die Treiberrollen 3, 4 mit einer geringeren Geschwindigkeit als der vom Antrieb des Wickeldorns 1 vorgegebenen Bandgeschwindigkeit vB anzutreiben, so dass eine vorgegebene Relativgeschwindigkeit zwischen den Treiberrollen 3, 4 und dem Band 2 auftritt. Dazu werden die Umfangsgeschwindigkeiten vu, v0 der Treiberrollen 3, 4 und des Bundes 12 betrachtet, die aus den Motordrehzahlen ki, k2, k3, etwaigen Getriebefaktoren, die Kenndaten des Getriebes, wie Schlupf, Reibung, etc., wiedergeben, und den Durchmessern der Treiberrollen 3, 4 und dem Radius des Bundes 12 berechnet werden. Der Bundradius lässt sich aus dem veränderlichen und messtechnisch bestimmbaren Durchmesser des Wickeldorns, der während des Wickelprozesses gezählten Anzahl der Windungen und der Banddicke berechnen. Möglich ist alternativ auch eine direkte Messung des Bundradius' mit einem Abstandsmessgerät 1 1 . Die Bandgeschwindigkeit vB kann auch mit einem berührungslosen Sensor 9, 9a gemessen werden, der vor den Treiberrollen 3, 4 bzw. zwischen den Treiberrollen 3, 4 und dem Wickeldorn 1 angeordnet werden kann. Auch der Einsatz einer berührenden Messrolle 10 zwischen den Treiberrollen 3, 4 einerseits und dem Bund 12 andererseits ist zur Messung der Bandgeschwindigkeit vB möglich.
Ein übergeordnetes Regelsystem (Fig. 3) gibt Sollwerte für die Bandgeschwindigkeit vB, soii und die Relativgeschwindigkeit AVSOII zwischen den Treiberrollen 3, 4 einerseits und dem Band 2 andererseits vor.
Die Krafterzeugungsvorrichtungen für das Anpressen der Treiberrollen 3, 4 gegen das Metallband 2 können, wie anhand der Treiberrolle 4 beispielhaft in Fig. 1 dargestellt, als Hydraulikzylinder 5, 6 ausgeführt sein. Die Hydraulikzylinder 5, 6 wirken auf der dem Antrieb zugewandten Seite, der Antriebsseite AS, und auf der von dem Antrieb abgewandten Seite, der Betriebsseite BS, auf die Zapfen der oberen Treiberrolle 4 ein. Die Kraft-Istwerte werden aus den an den Hydraulikzylindern 5, 6 gemessenen Drücken 15, 16 bzw. 17, 18 ermittelt, wobei die Drücke 15 bis 18 sich durch die an der ringseitigen Fläche ARing bzw. an der kolbenseitigen Fläche AKoiben, wie in Fig. 2 anhand des Hydraulikzylinders 5 dargestellt, gemessenen Werte ergeben. Die Kräfte auf den beiden Seiten werden unabhängig voneinander geregelt. Die Sollkräfte werden aus einem für beide Seiten gleichen Basiswert FSOII, möglichen Korrekturwerten AFAs, AFBs von Bedienern oder anderen Regelungssystemen und einer Kraftkorrektur zur Einstellung des vorgegebenen Zugs im Band 2 bestimmt. Zur Bestimmung der Kraftkorrektur für die Einhaltung des gewünschten Bandzugs wird zunächst aus dem Motormoment des Wickeldornes 1 unter Berücksichtigung eines möglichen Getriebefaktors, des momentanen Bundradius', Reibungsverlusten und Beschleunigungseffekten sowie des Umformwiderstandes des Bandmaterials bei der Biegung um den Wickeldorn 1 ein Istwert für den Zug Z|St im Band 2 im Bereich zwischen den Treiberrollen 3, 4 und dem Bund 12 in einer Recheneinheit 21 berechnet.
Aus der Differenz zwischen dem für den Bandzug vorgegebenen Sollwert ZSOII und dem berechneten Istwert Z|St sowie deren zeitlichen Verlauf wird die Kraftkorrektur AF für die Anpresskraft der Treiberrollen 3, 4 bestimmt, beispielsweise mittels eines Proportional-Integralreglers 22 (Fig. 4) und zusammen mit dem Sollwert der Kraft Soll einem Addierer zugeführt, dessen Ausgangswert sowohl auf der Antriebs- als auch auf der Betriebsseite AS, BS über weitere Addierer mit den Korrekturwerten AFAs, AFBS verknüpft und als Kraft-Sollwerte den jeweiligen Kraftreglern 23, 24 zugeführt wird. Diese gewinnen aus dem Vergleich mit den aus den gemessenen Drücken gewonnenen Ist-Kraftwerten FAS, FBS mit den Kraft- Sollwerten Signale für die Ventile der Krafterzeugungseinrichtungen in Form der Hydraulikzylinder 5, 6 auf der Antriebs- und der Betriebsseite. Der Regler kann jedoch auch als Dreipunktregler für die zeitliche Änderung der Kraftkorrektur ausgestaltet sein.
Die Umfangsgeschwindigkeit v0 der oberen Treiberrolle 4 ergibt sich aus dem Durchmesser d4 der Treiberrolle 4 und dem Drehzahlsignal ni vom Antrieb dieser Rolle in der Einheit "Umdrehung/Minute" aus: für die untere Treiberrolle 3 mit dem Durchmesser d3 und dem Drehzahlsignal n13 gilt:
Für die Umfangsgeschwindigkeit vB des Bundes 12 gilt mit dem veränderlichen Bundradius rB und der Drehzahl des Antriebs in der Einheit "Umdrehung/Minute": vB = π n2o rB / 30.
Der Bundradius kann aus dem Dorndurchmesser dD und der Anzahl der gewickelten Windungen nw sowie der Banddicke h berechnet werden: rB = 1/2 dD + nw h. Die Ist-Kräfte FAs und FBs in den beispielhaft dargestellten Zylindern können aus den dort gemessenen Drücken und den hydraulisch wirksamen Flächen auf der Kolbenseite und der Ringseite der jeweiligen Kolben berechnet werden. Für die Antriebsseite AS gilt:
FAS = AKolben Pl7 " Ρΐ 8Ϊ für die Betriebsseite BS gilt:
FBs = AKolben Pl 5 " Pl6-
Bezugszeichenliste
1 Wickeldorn
2 Band
3 untere Treiberrolle
4 obere Treiberrolle
5 Krafterzeugungseinrichtung auf der Antriebsseite
6 Krafterzeugungseinrichtung auf der Betriebsseite
7 Antrieb der oberen Treiberrolle
8 Antrieb der unteren Treiberrolle
9 Sensor zur Erfassung der Bandgeschwindigkeit
9a Sensor zur Erfassung der Bandgeschwindigkeit
10 Geschwindigkeitsmessrolle
1 1 Sensor zur Erfassung des Durchmessers des Bundes
12 Bund
13 Drehzahlmesser der unteren Treiberrolle
14 Drehzahlmesser der oberen Treiberrolle
15 Drucksensor Zylinder 5, kolbenseitiger Druck
16 Drucksensor Zylinder 5, ringseitiger Druck
17 Drucksensor Zylinder 6, kolbenseitiger Druck
18 Drucksensor Zylinder 6, ringseitiger Druck
19 Dornantrieb
20 Drehzahlsensor Wickeldorn
21 Recheneinheit zur Berechnung des Ist-Zuges zwischen dem Treiber und dem Bund
22 Regler für den Zug im Band zwischen dem Treiber und dem Bund
23 Kraftregler
24 Kraftregler 71 Drehzahlregler 72 Umrichter 81 Drehzahlregler 82 Umrichter 191 Drehzahlregler 192 Umrichter

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Aufwickeln eines Metallbandes (2) auf einen Haspel mit einem Wickeldorn (1 ), dem das Metallband (2) durch ein Paar einer ersten und einer zweiten Treiberrolle (3, 4) zugeleitet wird, von denen wenigstens eine angetrieben wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Differenz zwischen der Bandgeschwindigkeit (vB) des Metallbandes (2) und der Geschwindigkeit der Treiberrollen auf der Basis der Messung der Bandgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit (vu, v0) wenigstens einer der Treiberrollen (3, 4) aus messbaren Prozessgrößen eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Differenz zwischen der Bandgeschwindigkeit (vB) des
Metallbandes (2) und der Geschwindigkeit wenigstens einer der Treiberrollen (3, 4) durch eine Regeleinrichtung (16) derart geregelt wird, dass die Differenz zwischen der Bandgeschwindigkeit (vB) und der Oberflächen- oder Umfangsgeschwindigkeit (vu, v0) der Treiberrollen (3, 4) einen einstellbaren Grenzwert nicht überschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Treiberanstellkraft wenigstens einer angetriebenen Treiberrolle (3, 4) gegenüber dem Metallband (2) oder das Antriebsmoment wenigstens einer angetriebenen Treiberrolle (3, 4) so vorgegeben wird, dass die Differenz zwischen der Bandgeschwindigkeit (vB) und der Oberflächengeschwindigkeit (vu, v0) der jeweils angetriebenen Treiberrolle (3, 4) einen einstellbaren Grenzwert nicht überschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebe der Treiberrollen (3, 4) und des Wickeldorns (1 ) durch die Regelung der Anpresskraft der Treiberrollen (3, 4) gegen das Band (2) geregelt werden und dass die Solldrehzahlen der Antriebe so vorgegeben werden, dass zwischen den Treiberrollen (3, 4) eine vorgegebene Relativgeschwindigkeit (AVSOII) auftritt und der Sollwert der Anpresskraft der Treiberrollen (3, 4) so geregelt wird, dass ein vorgegebener Zug in dem Metallband (2) im Bereich zwischen den Treiberrollen (3, 4) und einem auf dem Wickeldorn (1 ) aufgewickelten Bund (12) wirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Drehzahl des Wickeldorns (1 ) geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Antriebsmoment des Wickeldorns (1 ) so vorgegeben wird, dass die Differenzen zwischen der Bandgeschwindigkeit (vB) und der Oberflächengeschwindigkeit (vu, v0) wenigstens einer der Treiberrollen (3, 4) einen einstellbaren Grenzwert nicht überschreiten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bandgeschwindigkeit (vB) berührungslos durch Sensoren (9, 9a) oder durch eine Geschwindigkeitsmessrolle (10) gemessen wird, die an das Metallband (2) gedrückt wird, oder dass die Bandgeschwindigkeit (vB) durch Messung der Drehzahl des Wickeldorns (1 ) sowie des Durchmessers des auf dem Wickeldorn (1 ) aufgewickelten Bandwickels oder Bundes (12) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Bandgeschwindigkeit (vB), der Geschwindigkeit (vu, v0) der Treiberrollen (3, 4) und der von den Treiberrollen (3, 4) auf das Metallband (1 ) ausgeübten Kraft vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kraft, die Krafterzeuger, insbesondere pneumatische oder hydraulische Zylinder (5, 6), auf die Treiberrollen (3, 4) ausüben, geregelt wird.
0. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass Kraftkorrekturwerte (AFAs, AFBs) für die Kraftregelung an den Treiberrollen (3, 4) zusätzlich vorgegeben werden.
1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Korrektur der Anpresskraft der Treiberrollen (3, 4) mit einem Proportional-Integral-Regler aus der Differenz des Sollwertes und des Istwertes für den Zug im Metallband (2) im Bereich zwischen den Treiberrollen (3, 4) und dem auf dem Dorn (1 ) aufgewickelten Bund (12) bestimmt wird.
2. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass die zeitliche Korrektur der Anpresskraft der Treiberrollen (3, 4) mit einem Dreipunktregler aus der Differenz des Sollwertes und des Istwertes des Zuges in dem Metallband (2) zwischen den Treiberrollen (3, 4) und dem Bund (12) bestimmt wird.
Vorrichtung zum Aufwickeln eines Metallbandes (2) zu einem Bund (12) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
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