WO2006021436A1 - Verfahren zur führung eines bandes und verwendung für ein solches verfahren - Google Patents

Verfahren zur führung eines bandes und verwendung für ein solches verfahren Download PDF

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WO2006021436A1
WO2006021436A1 PCT/EP2005/009138 EP2005009138W WO2006021436A1 WO 2006021436 A1 WO2006021436 A1 WO 2006021436A1 EP 2005009138 W EP2005009138 W EP 2005009138W WO 2006021436 A1 WO2006021436 A1 WO 2006021436A1
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Rudolf Stockmeyer
Andreas Wolff
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Betriebsforschungsinstitut VDEh-Institut für angewandte Forschung GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/50—Controlling or regulating the coating processes
    • C23C2/51—Computer-controlled implementation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C2/50—Controlling or regulating the coating processes
    • C23C2/52—Controlling or regulating the coating processes with means for measuring or sensing
    • C23C2/524—Position of the substrate
    • C23C2/5245—Position of the substrate for reducing vibrations of the substrate

Definitions

  • the invention relates to a method for guiding a belt and a device for carrying out this method and special mög ⁇ possibilities of the method.
  • thin uniform metal layers i.a. also applied zinc layers by means of ver ⁇ different methods on metal strips.
  • the strip initially passes through a molten zinc melt and is subsequently drawn off at the top. Due to its viscosity, the melt adheres to the metal strip above the metal band mirror and thus forms a freely adhering zinc layer around the metal strip.
  • This zinc layer is usually much thicker than needed - so it may be up to twenty times the required layer thickness in some cases - and must therefore be returned to the respective desired layer thickness afterwards.
  • a gap nozzle is installed on both sides, which extends over the entire bandwidth.
  • the gas for example, air or nitrogen is used. Due to the high impact impu Is of the gas on the liquid melt layer melt is stripped and flows along the tape back into the bath. The layer thickness depends strongly on the nozzle-tape distance. This changes due to the transversal band movements, for example vibrations. These vibrations lead to periodic layer thickness changes in the tape longitudinal direction.
  • the nozzle-tape spacing may also change due to the tape transverse shape, for example a transverse bow.
  • the tape transverse shape produces undesirable layer thickness changes in the transverse direction (width direction) of the tape.
  • Such a method is described, for example, in EP 1 312 692 A1.
  • a measure for stabilizing the strip during the coating process is described, for example, in EP 1 312 692 A1.
  • the strip is passed between two oppositely arranged coils of a strip guiding device.
  • Position sensors determine the position of the tape between the bobbins, whereby tape unevenness is also detected.
  • values for the currents to be supplied to the coils are determined from the positions of the position of the strip between the opposing coils, so that the strip is moved into the desired position, namely the center plane between the coils.
  • WO 02/14572 A1 From WO 02/14572 A1 a method similar to EP 1 312 692 A1 is known. Again, the band is stabilized by interventions of a regulator in a plane between the coils. WO 02/14572 A1 describes a further magnetic device for stripping off the excessively applied coating material.
  • WO 02/14192 A1 also deals with strip stabilization in a plane between two opposing coils.
  • the process is in accordance with the belt stabilization described in WO 02/14572 A1.
  • a voltage of constant amplitude is applied to the coil in sections (pulsed).
  • the pulse duration is specified. It is therefore a pulse duration method.
  • measured values dependent on the position of the band are recorded for determining the band position between the spools. These measurements serve as input to a controller whose output signals are fed to the coils to move the tape to the desired fixed plane.
  • the problems of belt stabilization and belt cross-shape regulation are manifold.
  • the vibrational excitations arise, for example, by the non-running of the rollers in the belt and other disturbances that can not be eliminated.
  • the band form can be controlled with the pressure roller and stabilizing roller in the zinc bath. It is cheaper, however, if these additional roles account for zinc bath.
  • the object of the invention is to propose a method for guiding a strip, which permits a rapid adjustment of the desired strip position and strip transverse shape. Furthermore, an apparatus for carrying out the tape guiding method and special applications of the tape guiding method are to be proposed, which allow the rapid setting of the desired tape position, or exploit the rapid setting possibility of the desired tape position aus ⁇ .
  • the inventive method for guiding a tape is based on the idea of applying a first and a second current to the first and the second coil when the tape is within a certain spatial range around the position setpoint. It has been found that the band position or band shape can be adjusted particularly precisely when the band is acted upon on both sides with magnetic forces, wherein the difference of the magnetic forces causes the adjustment of the band position or band shape. However, in order to be able to react as quickly as possible to extreme deviations from the band position or the band shape, it is advantageous if only one coil is supplied with current outside of a specific spatial range around the position set value, so as to bring the band in as rapidly as possible without counterforce to convert the range of the position setpoint. However, even with extreme deviation in the Bandlage or the band shape both coils are energized to act on both sides of the magnetic forces on the band.
  • the position setpoint may be, for example, a position of the band between the coils, which is also outside the otherwise assumed center plane between the coils.
  • the method according to the invention makes it possible, in addition to the damping of the band oscillation also achieved with the devices of the prior art, to quickly set an optimum band shape and band position, for example for the coating result, or to rapidly damp torsional vibrations.
  • This optimal band position and band shape can result, for example, in the deliberate generation of transverse arcs, band deflections or band slants.
  • the band shape can be influenced, for example a transverse band can be bent back into a plane band. It is also possible to give the band an oblique position, so that the band does not run pa ⁇ rallel to the center plane between the coils.
  • the magnets which are arranged next to one another in the direction of the band width offer the possibility of giving the band a multiplicity of shapes or a multiplicity of shapes, such as For example, transverse bows, tape waves, edge bends, etc., compensate and convert the tape in a flat position.
  • the method according to the invention thus offers for the first time a possibility of rapidly reacting to errors in the coating device by changing the band position or band shape between the coils guiding the band and thus of changing the band shape or band position in the coating device and achieving an optimum despite these errors of the band coating device To achieve coating result.
  • the inventive method has the advantage that the Bandzugsollwert can be reduced if the band vibration is reduced by the guide. As a result, there is less wear in the belt roller bearings, a better belt surface of the belt (the zinc which has just solidified adheres less to the upper deflection roller), the actuating force for the belt guide is lower and the natural frequency of the belt is lower.
  • the current generators each a target current is supplied, wherein the target current for the first coil is generated according to the proviso that the first coil with a first current and the second coil is acted upon by a second current when the band within a certain spatial Area around the desired position.
  • the stipulations found for the desired current also cause the first coil to exert a greater force of attraction on the band when the band is at the edge of the spatial area which is farther from the first coil, around the desired position value, while at this point the Attraction of the second coil is reduced.
  • the invention does not use the pulse duration method but a two-point control method for the coil current.
  • the pulse duration method the necessary pulse duration must first be determined. This is omitted in the two-point control method.
  • the coil voltage is approximately zero volts.
  • the coil voltage is + U or - U, whereby the height of U can still be specified.
  • the bias currents constant c and e
  • the bias currents can be variable depending on
  • the nominal currents h and I 2 fed to the coils are formed from a so-called common current I, which is an output signal of a position regulator.
  • I 1 and I 2 are formed according to the following proviso:
  • the nominal current for the second coil is formed according to the following proviso:
  • the slopes ai and a 2 of the above-noted straight line divisions for the formation of h and I 2 are variable, thus, for example, a piecewise linear mapping for the relationship
  • Magnetic force fct (current) outside the range ⁇ I 0 make.
  • the gradients and / or the constants I 0 and I 02 of the above-mentioned straight line equations for the formation of h and I 2 are variable to simultaneously or alternately fast and slow changes in position of the band, as for Band vibrations and band shape changes are characteristic of being able to balance. To do this, the actual position values are divided into fast and slow components before comparison with the position setpoints.
  • the position controller supplies the setpoint currents I 1 and I 2 for the compensation of the fast processes and the slow position changes with the adapted parameters 1 a , I01 and a 2 , I02-
  • the current generator controls the current supplied to it with a current regulator.
  • the current controller is preferably a two-position controller, which particularly preferably has an adjustable hysteresis.
  • the coil is supplied by the current regulator regulator with a significantly increased voltage, which can be, for example, in the range of five to ten times the nominal magnetic voltage, in order to obtain a rapid regulation of the magnetic current.
  • This voltage can be generated from a mains voltage, for example, a mains voltage of 50 Hz, by rectification, so that a temporally approximately constant voltage (so-called "DC voltage in the DC link") is formed.
  • the voltage applied to the coil substantially above the rated magnet voltage results in a strong increase in the current in the coil.
  • the coil current is measured.
  • the coil current reaches a value which is higher than the setpoint current by the hysteresis value, then the voltage is interrupted or even a reverse voltage is applied until the measured current value drops to a value which is below the setpoint value by the hysteresis value. Subsequently, the voltage is reversed again and in turn applied a lying directly above the nominal magnetic voltage DC voltage.
  • the regulation of the current in the coil with a two-point controller which continuously reverses a DC voltage ("DC link voltage") such that the average current value is equal to the desired value leads to a current ripple due to the reversion, which occurs, for example, at a frequency of 1 kHz can be made.
  • the resultant force ripple that is the fluctuation of the force acting on the band, has twice the frequency. Their frequency and amplitude can be adjusted with the hysteresis of the two-position controller and the level of the DC link voltage.
  • the force ripple generates acceleration forces in the layer thickness direction in the liquid zinc layer. As a result, the force ripple can be used as an additional wiper of the zinc.
  • the height of the intermediate circuit voltage can be set, for example, by means of a controlled three-phase bridge circuit.
  • a common intermediate setpoint signal is generated, from which the setpoint current supplied to the first current generator in a first current setpoint generator and in one second current setpoint generator of the second current generator supplied setpoint.
  • a quadratic characteristic is particularly preferably approximately linearized.
  • the intermediate setpoint signal is particularly preferably the output signal of a position controller which forms the signal from the difference between a position setpoint and the measurement result of the position sensor or a distance analyzer. This determines the coil-coil distance from coil current and coil voltage.
  • At least two coils are arranged next to one another on one side of this band in the bandwidth direction.
  • Both coils can be supplied with the same current, although each coil can still have its own current regulator.
  • different currents can be supplied to the coils arranged next to one another.
  • a band form and band position controller can dampen the band movements of the band by changing the average force acting on the band over the band width.
  • each magnet pair can be controlled by means of a regulator.
  • These individual regulators are then preferably coordinated by means of a superimposed regulator, which takes into account the interactions of the regulators with one another.
  • an adaptive filter is preferably used.
  • the position of at least one coil can be changed. This makes it possible, at the beginning of the coating process, in which still unattenuated belt vibrations can prevail, to keep the coil / coils at a considerable distance from the belt and thus avoid contact with the belt. However, as soon as the control of the tape guide has damped the vibrations, the spool can be moved closer to the tape starting from a starting distance. This brings in particular the advantage of a power savings, since to generate the same absolute force at a smaller distance of the coil to the band, a lower current is necessary.
  • the coil spacing must be large on the one hand, so that the tape does not touch the coil. On the other hand, it must be small in order to act with sufficient force on the band.
  • a distance analyzer determines the distance of the strip to the coil due to the coil current. The current flowing through the coil when the voltage applied is the same depends on the distance of the strip to the coil. This makes it possible to determine the position of the strip by analyzing the current flowing through the coil and knowing the applied voltage. In this way it is possible to dispense with directly distance-measuring sensors, for example optical or band-contacting distance sensors.
  • An apparatus for carrying out the method according to the invention has, in particular, at least two coils arranged opposite one another, to each of which a current-controller regulator is assigned.
  • This current regulator preferably has a current-controlled power amplifier.
  • the current controller is preferably a two-point regulator, in particular with adjustable hysteresis.
  • the position sensor of a device for carrying out the method according to the invention is particularly preferably an inductive sensor.
  • the device according to the invention for carrying out the method particularly preferably has a plurality of coils on one side of the belt, which are arranged side by side in the belt width direction and / or side by side in the belt running direction.
  • Multiple coils in the bandwidth direction can affect the tape attitude and the tape form in the tape width direction, for example, the adjustment of an inclined position or the compensation of a transverse arc.
  • Several in the strip running direction ange ⁇ arranged coils allow engagement on the tape, in which the respective coil must apply a relatively lower force.
  • the coils of the strip guiding device are preferably arranged in the strip running direction before or after a stripping device, in particular a stripping nozzle, of a coating device.
  • An arrangement according to the scraping nozzle is in particular also to be understood as meaning an arrangement in which the coil is arranged in the region of the scraping nozzle or in the scraping nozzle.
  • these also have a coating device.
  • a coating device Particular preference is given to using a dipping bath as strip coating device.
  • the immersion bath may have a deflection roller, as described, for example, in EP 1 312 692 A1.
  • the band is guided vertically from bottom to top through a bath.
  • Such a system is known, for example, from SMS Demag as "Continuous vertical galvanizing line" (CWGL).
  • the coating device preferably has a stripping device after the immersion bath. This stripping device can have pneumatic scrapers or scraper coils.
  • An overall device embodying the device according to the invention can have deflections of the band, for example by means of deflection rollers.
  • the two oppositely arranged coils are arranged immediately before or after the coating device, so that the position or shape of the strip in the coating device and thus the coating due to position or change in shape of the strip between the oppositely arranged coils almost immediately. result can be influenced.
  • the position sensor for determining the band between the coils may be a conventional distance meter that contacts the tape or operates without contact.
  • the coils are provided at several height points in the cooling tower of a coating system, preferably above the so-called nozzle bar (ie above the stripping nozzles) and further above the nozzle bar, for example at the level of a measuring point for measuring the hot Coating layer ("hot measuring point").
  • the respective coil preferably extends in the width direction of the band. Is in applications with the need for particularly high forces expected, for example, to reduce the transverse arc, the arrangement of the coil in the longitudinal direction may be advantageous.
  • the coil particularly preferably has an iron core with U-shape.
  • the iron core may also have a W-shape.
  • the iron core is made of electrical steel.
  • the coils preferably enclose the limbs of the U or W core. For a lower overall height but they can also enclose the yoke of the U or the yokes of a W-core.
  • a plurality of coils arranged at a distance from one another are provided around one leg. This allows the supply of cooling air between the coils.
  • temperature sensors can be provided, the measurement result of which can be used, in particular, to regulate the amount of cooling air supplied.
  • the coils are particularly preferably made of copper or aluminum. However, they can be made of superconducting material to produce high forces with a small size.
  • the coils are separated from the belt with a protective screen.
  • a protective screen This is preferably made of electrically non-conductive material and in particular has a permeability such as air and preferably a heat resistance up to 700 0 C. The thickness is chosen as small as possible, for example 2 mm, so that the air gap is not additionally increased.
  • the protective screen is usually a wearing part and conform constructively.
  • the protective screen should protect the spools from zinc dust and guide the cooling air.
  • the cooling air should not flow against the belt.
  • the protective screen is made of ceramic or heat protection glass and may consist of several parts.
  • the method according to the invention is preferably used for guiding the belt in a coating process, particularly preferably in a hot-dip galvanizing process. In particular, the position setpoint values can be generated by a higher layer thickness control.
  • the guide can be used in particular in the following areas: strip in the area of the wiping nozzle (above or below the nozzle) lead, tape in the area of Auflagemeßstelle, so-called.
  • Hotmeßstelle lead if the tape is not out there, pad (layer thick) -Meßrise arise, band lead in the range of an electromagnetic bottom closure in the case of immersion baths, in which the strip to be coated is introduced into the immersion bath through a lower opening which is closed by the electromagnetic bottom closure.
  • the invention further comprises the control of the current in the coil with a two-position controller such that a DC voltage ("intermediate circuit voltage") is reversed continuously such that the current center is equal to the desired value.
  • the current ripple has a frequency in the range of 1 kHz, for example.
  • the force ripple has twice the frequency.
  • the power ripple according to frequency and amplitude can be set with the hysteresis of the two-position controller and the level of the DC link voltage.
  • the force ripple generates acceleration forces in the layer thickness direction in the liquid zinc layer. These forces can be used for additional stripping of the zinc.
  • the height of the intermediate circuit voltage can be adjustable, for example with controlled three-phase bridge circuit.
  • FIG. 1 shows the block diagram of a part of a tape guide device
  • Fig. 3 shows the time course of the current waveform in the coil of Bandivi ⁇ rungsvorraum.
  • the band guide device 20 responsible for adjusting the predetermined band position is explained in more detail in FIG.
  • the tape guide device 20 has three units 21, 22, 23 arranged side by side over the bandwidth. These are of similar design, so that only the unit 22 is shown and described in detail.
  • the unit 22 has four coils 24, 25, 26, 27. Between the coils 24, 25, a position sensor 28 is provided.
  • a position control 30 of the unit 22 has a Position ⁇ controller 31, two current setpoint generator 32 and four current controls 34.
  • Input signal of the position control device 30 is comparison value zwi ⁇ tween an output signal of the first controller 50 and the measurement signal of the position sensor 28.
  • Output signal of the position control 30 are the coils 24, 25, 26, 27 supplied currents.
  • the control deviation resulting from the comparison of the output signal of the first controller 50 with the position actual value determined using the position sensor 28 is converted by the position controller 31 into an intermediate setpoint signal i *.
  • This intermediate setpoint signal i * is supplied to the current setpoint formers 32.
  • the current set value formers 32 form desired currents in such a way that a desired current is supplied to the current sensors 34, wherein a first current is applied to the first coil and a second current to the second coil, if the band is within a certain spatial range around the desired position located.
  • the desired currents thus formed are supplied to the current regulators 34.
  • the current regulator with power amplifier 34 has a mains transformer 101, a rectifier 102, a bridge with four electronic switches 103, a current sensor 105 and a current regulator 106.
  • the mains voltage U n is converted in the line transformer 101 and rectifier 102 into an intermediate circuit voltage U 0 .
  • this intermediate circuit voltage Uo is switched to the coil 24 or counteracted.
  • the switching times are generated by the two-point controller. If the voltage were not switched on and off, but constantly switched on or off, the coil would overheat in a short time. Overheating does not occur because the current is regulated.
  • the DC link voltage Uo is five to ten times higher than the rated voltage of the coil 24.
  • the DC voltage higher than the rated voltage of the magnet is applied to the coil 24 for a period T1 to T2.
  • the current in the coil rises to a value I set plus hysteresis, that is to say a value which is slightly above the current setpoint value I *.
  • the bridge 103 switches over the DC voltage in such a way that now the same voltage is applied to the coil 24 with the opposite sign. This leads to a drop in the current in the coil 24.
  • the current controller switches the bridge 103 again and in such a way that the DC voltage again assumes the first value. In this way, a setpoint current is regulated, which varies slightly with a hysteresis around the current setpoint. Instead of switching over to a negative voltage, the voltage can also be switched off. However, the timing of the current control becomes slower.

Abstract

Verfahren zur Führung eines Bandes zwischen zwei einander gegenüber­liegend angeordneten Spulen einer Vorrichtung, die einen Lagesensor für die Lagebestimmung des Bandes zwischen den Spulen aufweist, wobei die erste Spule mit einem ersten Strom und die zweite Spule mit einem zweiten Strom beaufschlagt wird, wenn das Band aus der Sollage ausweicht.

Description

"Verfahren zur Führung eines Bandes und Verwendung für ein solches Verfahren"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Führung eines Bandes sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens und spezielle Einsatzmög¬ lichkeiten des Verfahrens.
Zur Verbesserung der korrosiven und optischen Bandeigenschaften werden dünne gleichmäßige Metallschichten, u.a. auch Zinkschichten mittels ver¬ schiedener Verfahren auf Metallbänder aufgebracht. So durchläuft beispiels¬ weise bei der Bandverzinkung nach dem Schmelztauchverfahren das Band zunächst eine Zinkschmelze und wird anschließend nach oben abgezogen. Aufgrund ihrer Viskosität haftet die Schmelze oberhalb des Metallbandspie- gels an dem Metallband und bildet damit um das Metallband eine frei anhaf¬ tende Zinkschicht. Diese Zinkschicht ist meist wesentlich dicker als benötigt - so kann sie zum Teil bis zum zwanzigfachen der geforderten Schichtdicke betragen - und muß deshalb im Anschluß auf die jeweilige angestrebte Schichtdicke zurückgeführt werden.
Dazu ist es bekannt, das überschüssige Metall noch im flüssigen Zustand außerhalb des Bandes und oberhalb des Metallbadspiegels mit Hilfe pneu¬ matischer Abstreifer zurückzuhalten, so daß sich die gewünschte Schichtdi¬ cke ergibt. So wird beispielsweise in einer Höhe von etwa 0,5 bis 1 m ober- halb des Zinkbads dicht am Band zu beiden Seiten eine Spaltdüse installiert, die sich über die gesamte Bandbreite erstreckt. Als Gas wird zum Beispiel Luft oder Stickstoff verwendet. Durch den hohen Auftreff impu Is des Gases auf die flüssige Schmelzenschicht wird Schmelze abgestreift und fließt am Band entlang zurück in das Bad. Die Schichtdicke hängt stark von dem Düse-Band-Abstand ab. Dieser ändert sich wegen der transversalen Band- bewegungen, zum Beispiel Schwingungen. Diese Schwingungen führen zu periodischen Schichtdickeänderungen in Bandlängsrichtung. Der Düse- Band-Abstand kann sich auch durch die Bandquerform ändern, beispiels¬ weise einen Querbogen. Die Bandquerform erzeugt ungewünschte Schicht- dickenänderungen in Querrichtung (Breitenrichtung) des Bandes. Ein derarti¬ ges Verfahren ist beispielsweise in EP 1 312 692 A1 beschrieben. Dort wird ferner eine Maßnahme zur Stabilisierung des Bandes während des Beschichtungsprozesses beschrieben. Im Anschluß an die Beschichtungs- einrichtung wird das Band zwischen zwei einander gegenüberliegend ange- ordneten Spulen einer Bandführungsvorrichtung durchgeführt. Lagesensoren bestimmen die Position des Bandes zwischen den Spulen, wobei auch Bandunplanheiten erkannt werden. Mit einem Regler werden aus den Positi¬ ons-Istwerten des Bandes zwischen den gegenüberliegenden Spulen Werte für die den Spulen zuzuführenden Ströme ermittelt, so daß das Band in die Sollage, nämlich die Mittenebene zwischen den Spulen bewegt wird. Ein Grund, elektromagnetische Abstreifverfahren einzusetzen, liegt in der man¬ gelnden Eignung der Gasabstreifer, sehr dünne Schichtdicken herzustellen.
Aus WO 02/14572 A1 ist ein zu EP 1 312 692 A1 ähnliches Verfahren be- kannt. Auch hier wird das Band durch Eingriffe eines Reglers in einer Ebene zwischen den Spulen stabilisiert. WO 02/14572 A1 beschreibt eine weitere Magneteinrichtung zum Abstreifen des überschüssig aufgetragenen Be- schichtungsmaterials.
WO 02/14192 A1 befaßt sich ebenfalls mit der Bandstabilisierung in einer Ebene zwischen zwei einander gegenüberliegenden Spulen. Das Verfahren stimmt mit der in WO 02/14572 A1 beschriebenen Bandstabilisierung über¬ ein. Eine Spannung konstanter Amplitude wird zeitabschnittsweise (gepulst) an die Spule gelegt. Die Pulsdauer wird vorgegeben. Es handelt sich also um ein Pulsdauerverfahren. Auch hier werden von der Position des Bandes abhängige Meßwerte zur Bestimmung der Bandposition zwischen den Spu¬ len aufgenommen. Diese Meßwerte dienen als Eingangsgröße für einen Regler, dessen Ausgangssignale den Spulen zugeführt werden, um das Band in die gewünschte, fest vorgegebene Ebene zu bewegen. Die Probleme der Bandstabilisierung und Bandquerformregulierung sind vielfältig. Die Schwingungsanregungen entstehen zum Beispiel durch Unrundlauf der Rollen im Band und andere Störungen, die nicht beseitigt werden können. Die Bandform kann zwar mit der Andrückrolle und Stabilisie¬ rungsrolle im Zinkbad gesteuert werden. Günstiger ist es jedoch, wenn diese zusätzlichen Rollen im Zinkbad entfallen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ver- fahren zur Führung eines Bandes vorzuschlagen, das eine rasche Einstel¬ lung der gewünschten Bandposition und Bandquerform erlaubt. Ferner sollen eine Vorrichtung zur Durchführung des Bandführungsverfahrens und spezi¬ elle Einsatzmöglichkeiten des Bandführungsverfahrens vorgeschlagen werden, die die rasche Einstellung der gewünschten Bandposition erlauben, bzw. die rasche Einstellungsmöglichkeit der gewünschten Bandposition aus¬ nutzen.
Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen wiederge- geben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Führung eines Bandes geht von dem Grundgedanken aus, die erste und die zweite Spule mit einem ersten und einem zweiten Strom zu beaufschlagen, wenn sich das Band innerhalb eines bestimmten räumlichen Bereichs um den Positions-Sollwert befindet. Es hat sich gezeigt, daß die Bandlage bzw. Bandform besonders präzise eingestellt werden kann, wenn das Band beidseits mit Magnetkräften beaufschlagt wird, wobei der Unterschied der Magnetkräfte die Einstellung der Bandlage bzw. Bandform bewirkt. Um jedoch auf extreme Abweichungen von der Bandlage bzw. der Bandform möglichst rasch reagieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn außerhalb eines bestimmten räumlichen Bereichs um den Positions- Sollwert lediglich eine Spule mit Strom beaufschlagt wird, um so ohne Gegenkraft das Band möglichst rasch in den Bereich des Positions-Sollwerts zu überführen. Allerdings können auch bei extremen Abweichung bei der Bandlage bzw. der Bandform beide Spulen mit Strom beaufschlagt werden, um von beiden Seiten mit Magnetkräften auf das Band einzuwirken.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden unter anderem die nachste- henden Vorteile erreicht:
a) Die erforderliche magnetische Kraft ist darstellbar, sowohl für die Sta¬ bilisierung als auch für die Bandformsteuerung.
b) Eine zeitliche Änderungsgeschwindigkeit der magnetischen Kraft ist vorhanden, damit die Bandschwingungen gedämpft werden können.
c) Eine stabile Regelung der Bandposition wird erreicht, obwohl die Kraft nichtlinear vom Strom und dem Abstand Magnet - Band abhängt.
Der Positionssollwert kann beispielsweise eine Lage des Bandes zwischen den Spulen sein, die auch außerhalb der sonst angenommenen Mittenebene zwischen den Spulen liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, neben der auch mit den Vor¬ richtungen des Standes der Technik erreichten Dämpfungen der Band¬ schwingung nun auch eine beispielsweise für das Beschichtungsergebnis optimale Bandform und Bandlage rasch einzustellen oder Torsionsschwin¬ gungen rasch zu dämpfen. Diese optimale Bandlage und Bandform kann beispielsweise in der bewußten Erzeugung von Querbögen, Bandauslenkun¬ gen oder Bandschräglagen resultieren.
Zudem kann die Bandform beeinflußt werden, beispielsweise ein quergebo¬ genes Band in ein planes Band zurückgebogen werden. Ebenfalls ist es möglich, dem Band eine Schräglage zu geben, so daß das Band nicht pa¬ rallel zur Mittenebene zwischen den Spulen verläuft. Die in Bandbreitenrich¬ tung nebeneinander angeordneten Magnete bieten die Möglichkeit, dem Band eine Vielzahl von Formen zu geben bzw. eine Vielzahl von Formen, wie beispielsweise Querbögen, Bandwellen, Randbögen etc., auszugleichen und das Band in eine plane Lage zu überführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet somit erstmals eine Möglichkeit, durch Änderung der Bandlage bzw. Bandform zwischen den das Band füh¬ renden Spulen und damit einer Änderung der Bandform oder Bandlage in der Beschichtungseinrichtung auf Fehler der Beschichtungseinrichtung rasch zu reagieren und trotz dieser Fehler der Bandbeschichtungseinrichtung ein optimales Beschichtungsergebnis zu erzielen.
Zudem weist das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil auf, daß der Bandzugsollwert verringert werden kann, wenn die Bandschwingung durch die Führung verringert wird. Dadurch kommt es zu weniger Verschleiß in den Bandrollenlagem, zu einer besseren Bandoberfläche des Bandes (das gerade verfestigte Zink haftet weniger an der oberen Umlenkrolle), die Stell¬ kraft für die Bandführung ist geringer und die Eigenfrequenz des Bandes ist geringer.
Die nachfolgenden Erläuterungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemä¬ ßen Verfahrens erfolgen teilweise am Beispiel einer Zinkbeschichtungsan- lage. Die Erfindung ist jedoch auf diese Anwendung nicht beschränkt, son¬ dern findet auch bei anderen Prozessen Anwendung, bei denen ein ferroma- gnetisches Band geführt wird.
Besonders bevorzugt wird den Stromgebern jeweils ein Sollstrom zugeführt, wobei der Sollstrom für die erste Spule nach der Maßgabe erzeugt wird, daß die erste Spule mit einem ersten Strom und die zweite Spule mit einem zweiten Strom beaufschlagt wird, wenn sich das Band innerhalb eines bestimmten räumlichen Bereichs um die Sollage befindet. Durch die Beschränkung des den jeweiligen Spulen für Positionen des Bandes zuge¬ führten Sollstroms auf einen gewissen Bereich (nur für x>b für die erste Spule und x<f für die zweite Spule) wird der vorgenannte Vorteil erreicht, daß das Band bei einer Bandlage außerhalb eines bestimmten räumlichen Bereichs um den Positions-Sollwert nur von einer Seite mit Kraft beauf¬ schlagt wird, um möglichst rasch in den Bereich um den Positions-Sollwert bewegt zu werden. Die gefundenen Maßgaben für den Sollstrom bewirken ferner, daß die erste Spule eine größere Anziehungskraft auf das Band aus- übt, wenn sich das Band am der ersten Spule entfernteren Rand des räumli¬ chen Bereichs um den Positions-Sollwert befindet, während an dieser Stelle die Anziehungskraft der zweiten Spule reduziert wird.
Die Erfindung setzt insbesondere nicht das Pulsdauerverfahren ein, sondern ein Zweipunktregelverfahren für den Spulenstrom. Beim Pulsdauerverfahren muß die notwendige Pulsdauer zunächst ermittelt werden. Dies entfällt beim Zweipunktregelverfahren. Beim Pulsdauerverfahren ist die Spulenspannung annähernd Null Volt. Beim Zweipunktregelverfahren ist die Spulenspannung + U oder - U, wobei die Höhe von U noch vorgegeben werden kann.
Insgesamt läßt sich mit dem Zweipunktregelverfahren für den Spulenstrom das beste Zeitverhalten erreichen. Das Zeitverhalten der Spulenstromrege- lung ist ausschlaggebend für Schwingungsdämpfung.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird den Stromge¬ bern jeweils ein Sollstrom zugeführt, wobei der Sollstrom für die erste Spule nach der Maßgabe hoc ax+c für alle x>b und li=0 für alle x<b gewählt wird und der Sollstrom für die zweite Spule nach der Maßgabe I2°c dx+e für alle x<f und I2=O für alle x>f gewählt wird, wobei a, c, d und e Konstanten sind, x der Abstand des Bands von der Sollage gemessen in Richtung auf die zweite Spule zu, b der Abstand des der zweiten Spule zugewandte Bereichsende des bestimmten räumlichen Bereichs zur Sollage und f der Abstand des der ersten Spule zugewandte Bereichsende des bestimmten räumlichen Bereichs zur Sollage, wobei d und f aufgrund der Vorzeichenkonvention (positive Zahlen von der Sollage in Richtung auf die zweite Spule) negative Zahlen sind. Dabei können die Vorströme (Konstante c und e) in Abhängigkeit von der Sollage des Bandes variabel sein oder in einer vereinfachten Ausführungs¬ form konstant vorgegeben werden
In einer insbesondere bevorzugten Ausführungsform werden die den Spulen zugeführten Sollströme h und I2 aus einem sog. gemeinsamen Strom I gebil¬ det, der ein Ausgangssignal eines Positionsreglers ist. Dabei werden I1 und I2 nach folgender Maßgabe gebildet:
Für I < - I0I ist I1 = O
Für I > - lOi ist h = lOi +ai I ai = 1 ;
Der Sollstrom für die zweite Spule wird nach folgender Maßgabe gebildet:
Figure imgf000009_0001
Für K Iθ2 ist I2 = I02 -a2 l a2 = 1
Dabei ist der Vorstrom lOi = lo2 = Io ein Parameter, und I ist der sogenannte gemeinsame Strom für beide Spulen als Ausgangssignal des Positionsreg¬ lers (Zwischen ström sollwert).
In einer weiteren Ausführungsform sind die Steigungen ai und a2 der oben angesetzten Geradengliederungen für die Bildung von h und I2 variabel, um damit zum Beispiel eine stückweise lineare Abbildung für die Beziehung
Magnetkraft = fkt (Strom) außerhalb des Bereichs ± I0 vornehmen zu können.
In einer weiteren Ausführungsform sind die Steigungen und/oder die Kon- stanten lOi und I02 der oben angesetzten Geradengleichungen für die Bildung von h und I2 variable, um gleichzeitig oder wechselweise schnelle und lang¬ same Positionsänderungen des Bands, wie sie für Bandschwingungen und Bandformänderungen charakteristisch sind, ausregeln zu können. Dazu wer- den die Positionsistwerte vor dem Vergleich mit den Positionssollwerten in schnelle und langsame Anteile zerlegt.
Der Positionsregler liefert die Sollströme I1 und I2 für die Ausregelung der schnellen Vorgänge und der langsamen Positionsänderungen mit den ange¬ paßten Parametern 1a, I01 und a2, I02-
Besonders bevorzugt regelt der Stromgeber mit einem Stromgeber-Regler den ihm zugeführten Sollstrom ein. Der Stromgeber-Regler ist vorzugsweise ein Zweipunktregler, der insbesondere bevorzugt eine einstellbare Hysterese aufweist. Insbesondere wird der Spule von dem Stromgeber-Regler eine deutlich erhöhte Spannung, die beispielsweise im Bereich des fünf- bis zehnfachen der Magnet-Nennspannung liegen kann, zugeführt, um eine schnelle Regelung des Magnetstroms zu erhalten. Diese Spannung kann aus einer Netzspannung, beispielsweise einer Netzspannung von 50Hz, durch Gleichrichtung erzeugt werden, so daß eine zeitlich annähernd konstante Spannung (sogenannte "Gleichspannung im Zwischenkreis") gebildet wird. Die deutlich über der Magnet-Nennspannung liegende an die Spule ange¬ legte Spannung führt zu einem starken Ansteigen des Stroms in der Spule. Der Spulenstrom wird gemessen. Erreicht der Spulenstrom einen Wert der um den Hysteresewert über dem Sollstrom liegt, so wird die Spannung un¬ terbrochen bzw. sogar eine Gegenspannung angelegt, bis der gemessene Stromwert auf einen Wert der um den Hysteresenwert unterhalb des Soll¬ werts liegt, abfällt. Daran anschließend wird erneut die Spannung umgekehrt und wiederum eine deutlich überhalb der Magnet-Nennspannung liegende Gleichspannung angelegt. Dieses Zu- und Gegenschalten einer erhöhten Gleichspannung bzw. das zeitlich aufeinanderfolgende Anlegen entgegenge¬ setzter Gleichspannungen führt zu einer raschen Einregelung des ge¬ wünschten Sollstroms, der aufgrund der Überspannung rasch erreicht wird. Ein Überhitzen des Magnets durch das Anlegen der deutlich über der Mag¬ net-Nennspannung liegenden Spannung wird dadurch verhindert, daß die Spannung abgeschaltet wird, sobald der gemessene Strom in der Spule ei¬ nen um einen Hysteresenwert über dem Sollstrom liegenden Wert erreicht. Insbesondere können durch ein derartiges Regelverfahren Zeitkonstanten der Stromregelung von weniger als 5 Millisekunden erreicht werden, was für die Bandschwingungsdämpfung vorteilhaft ist.
Die Regelung des Stroms in der Spule mit einem Zweipunktregler, der fort- laufend eine Gleichspannung ("Zwischenkreisspannung") derart reversiert, daß der Strommittelwert gleich dem Sollwert ist führt durch die Reversion zu einer Stromwelligkeit, die beispielsweise mit einer Frequenz von 1 kHz ein¬ gestellt werden kann. Die sich hieraus ergebende Kraftwelligkeit, also die Schwankung der auf das Band wirkenden Kraft, hat die doppelte Frequenz. Ihre Frequenz und Amplitude ist mit der Hysterese des Zweipunktreglers und der Höhe der Zwischenkreisspannung einstellbar. Die Kraftwelligkeit erzeugt in der flüssigen Zinkschicht Beschleunigungskräfte in Schichtdickenrichtung. Dadurch läßt sich die Kraftwelligkeit als zusätzlicher Abstreifer des Zinks ein¬ setzen.
Die Höhe der Zwischenkreisspannung ist beispielsweise mit einer gesteuer¬ ten Drehstrombrückenschaltung einstellbar.
Für die Koordinierung der für die Bandpositionierung einander entgegenwir- kenden, einander gegenüberliegend angeordneten Spulen kann es von Vor¬ teil sein, wenn ein gemeinsames Zwischensollwert-Signal erzeugt wird, aus dem in einem ersten Stromsollwertbildner der dem ersten Stromgeber zuge¬ führte Sollstrom und in einem zweiten Stromsollwertbildner der dem zweiten Stromgeber zugeführte Sollwert gebildet werden. Dabei wird besonders bevorzugt eine quadratische Kennlinie annähernd linearisiert. Das Zwischen¬ sollwert-Signal ist insbesondere bevorzugt das Ausgangssignal eines Positi¬ onsreglers, der das Signal aus der Differenz eines Positionssollwertes und dem Meßergebnis des Lagesensors oder eines Abstandsanalysators bildet. Dieser bestimmt aus Spulenstrom und Spulenspannung den Abstand Spule- Band.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in Bandbreitenrichtung minde¬ stens zwei Spulen auf einer Seite dieses Bandes nebeneinander angeordnet. Für Regelungsziele, bei denen das Band nur parallel versetzt werden soll, können beiden Spulen der gleiche Strom zugeführt werden, wobei dennoch jede Spule einen eigenen Stromgeber-Regler aufweisen kann. Insbesondere bevorzugt können den nebeneinander angeordneten Spulen jedoch unter¬ schiedliche Ströme zugeführt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Bandlage oder die Bandform beeinflußt werden soll, beispielsweise eine Schräglage erzeugt oder ein Querbogen ausgeglichen werden soll. Ein Bandform- und Bandpositionsregler kann die Bandbewegungen des Bandes dämpfen, indem die mittlere Kraft, die über die Bandbreite auf das Band ein¬ wirkt, verändert wird. Dabei kann jedes Magnetpaar mittels eines Reglers angesteuert werden. Diese einzelnen Regler werden dann vorzugsweise mittels eines überlagerten Reglers koordiniert, der die Wechselwirkungen der Regler untereinander berücksichtigt. Um zwischen Bandschwingung und Bandform und Position unterscheiden zu können, wird vorzugsweise ein adaptiver Filter verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Lage mindestens einer Spule veränderbar. Dies ermöglicht es, zu An¬ fang des Beschichtungsprozesses, bei dem noch ungedämpfte Bandschwin¬ gungen vorherrschen können, die Spule/die Spulen in deutlichem Abstand zu dem Band zu halten und so einen Kontakt mit dem Band zu vermeiden. So¬ bald die Regelung der Bandführung jedoch die Schwingungen gedämpft hat, kann die Spule von einem Anfangsabstand ausgehend näher an das Band bewegt werden. Dies bringt insbesondere den Vorteil einer Stromersparnis, da zur Erzeugung der gleichen Absolutkraft bei geringerer Distanz der Spule zu dem Band ein geringerer Strom notwendig ist. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, die Lage der Spule in Abhängigkeit der Schwingung und/oder der Lage des Bandes einzustellen, beispielsweise bei zunehmen¬ der Schwingung die Spule vom Band zu entfernen. Insbesondere muß der Spulenabstand einerseits groß sein, damit das Band die Spulen nicht berührt. Andererseits muß er klein sein, um mit hinreichend großer Kraft auf das Band einzuwirken. Diese Gegensätze werden durch situationsabhängi¬ ges Einstellen des Spulenabstands überwunden. Insbesondere bevorzugt ermittelt ein Abstandsanalysator den Abstand des Bandes zur Spule aufgrund des Spulenstroms. Der bei anliegender, gleicher Spannung durch die Spule strömende Strom ist abhängig von der Distanz des Bandes zur Spule. Dies ermöglicht es, durch Analyse des durch die Spule fließenden Stroms und Kenntnis der anliegenden Spannung die Posi¬ tion des Bandes zu ermitteln. Auf diese Weise kann auf unmittelbar distanz¬ messende Sensoren, beispielsweise optische oder das Band berührende Distanzsensoren verzichtet werden.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist insbesondere mindestens zwei einander gegenüberliegend angeordnete Spulen auf, denen jeweils ein Stromgeber-Regler zugeordnet ist. Dieser Stromgeber-Regler weist vorzugsweise einen stromgeregelten Leistungsver¬ stärker auf. Ferner ist der Stromgeber-Regler vorzugsweise ein Zweipunkt- regier, insbesondere mit einstellbarer Hysterese.
Der Lagesensor einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist insbesondere bevorzugt ein Induktiv-Sensor.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist insbesondere bevorzugt auf einer Seite des Bandes mehrere Spulen auf, die in Bandbreitenrichtung nebeneinander und/oder in Bandlaufrichtung neben¬ einander angeordnet sind. Mehrere Spulen in Bandbreitenrichtung können einen Einfluß auf die Bandlage und die Bandform in Bandbreitenrichtung, beispielsweise die Einstellung einer Schräglage oder das Ausgleichen eines Querbogens bewirken. Mehrere in Bandlaufrichtung nebeneinander ange¬ ordnete Spulen erlauben einen Eingriff auf das Band, bei dem die jeweilige Spule eine im Verhältnis geringere Kraft aufbringen muß. Insbesondere be¬ vorzugt sind die Spulen der Bandführungseinrichtung in Bandlaufrichtung vor oder nach einer Abstreifeinrichtung, insbesondere einer Abstreifdüse, einer Beschichtungseinrichtung angeordnet. Unter einer Anordnung nach der Ab¬ streifdüse ist insbesondere auch eine solche Anordnung zu verstehen, bei der die Spule im Bereich der Abstreifdüse bzw. in der Abstreifdüse angeord¬ net ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorgenannten Vorrichtungen weisen diese zudem eine Beschichtungseinrichtung auf. Besonders bevor¬ zugt wird als Bandbeschichtungseinrichtung ein Tauchbad eingesetzt. Bei- spielsweise kann das Tauchbad eine Umlenkrolle aufweisen, wie beispiels¬ weise in EP 1 312 692 A1 beschrieben. Bei anderen Tauchbädern wird das Band beispielsweise vertikal von unten nach oben durch ein Bad geführt. Eine solche Anlage ist beispielsweise von der SMS Demag als "Continuous vertical galvanizing line" (CWGL) bekannt. Die Beschichtungseinrichtung weist vorzugsweise nach dem Tauchbad eine Abstreifvorrichtung auf. Diese Abstreifvorrichtung kann pneumatische Abstreifer oder Abstreiferspulen auf¬ weisen.
Eine die erfindungsgemäße Vorrichtung umfassende Gesamtvorrichtung kann Umlenkungen des Bandes, beispielsweise mittels Umlenkrollen aufwei¬ sen. Besonders bevorzugt sind die beiden gegenüberliegend angeordneten Spulen unmittelbar vor oder nach der Beschichtungseinrichtung angeordnet, so daß durch Lage bzw. Formänderung des Bandes zwischen den gegenü¬ berliegend angeordneten Spulen nahezu unmittelbar auch die Lage bzw. Form des Bandes in der Beschichtungseinrichtung und damit das Beschich- tungsergebnis beeinflußt werden kann.
Der Lagesensor für die Bestimmung des Bandes zwischen den Spulen kann ein herkömmlicher Distanzmesser sein, der das Band kontaktiert oder kon- taktlos arbeitet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorgenannten Vorrichtungen sind die Spulen an mehreren Höhenstellen im Kühlturm einer Beschich- tungsanlage vorgesehen, vorzugsweise über dem sog. Düsenbalken (also oberhalb der Abstreifdüsen) und weiter oberhalb des Düsenbalkens, bei¬ spielsweise in Höhe einer Meßstelle zum Messen der heißen Beschichtungs- schicht ("Heißmeßstelle"). Die jeweilige Spule erstreckt sich bevorzugt in Breitenrichtung des Bandes. Ist bei Anwendungsfällen mit der Notwendigkeit besonders hoher Kräfte zu rechnen, beispielsweise zur Verminderung des Querbogens, so kann die Anordnung der Spule in Längsrichtung vorteilhaft sein.
Die Spule hat insbesondere bevorzugt einen Eisenkern mit U-Form. Zum Erzeugen einer höheren Kraft kann der Eisenkern auch eine W-Form aufwei¬ sen. Insbesondere bevorzugt ist der Eisenkern aus Elektroblech hergestellt. Die Spulen umschließen vorzugsweise die Schenkel des U-, bzw. W-Kerns. Für eine geringere Bauhöhe können sie aber auch das Joch des U- bzw. die Joche eines W-Kerns umschließen.
Insbesondere bevorzugt sind um einen Schenkel mehrere, beabstandet zueinander angeordnete Spulen vorgesehen. Dies ermöglicht die Zuführung von Kühlluft zwischen den Spulen. Zur Überwachung der Spulentemperatur können Temperaturfühler vorgesehen sein, deren Meßergebnis insbeson¬ dere auch zum Regeln der zugeführten Kühlluftmenge eingesetzt werden kann.
Die Spulen sind insbesondere bevorzugt aus Kupfer oder Aluminium herge¬ stellt. Sie können zum Erzeugen hoher Kräfte bei geringer Baugröße jedoch auch aus supraleitendem Material hergestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Spulen vom Band mit einer Schutzscheibe getrennt. Diese ist vorzugsweise aus elek¬ trisch nicht leitendem Material und weist insbesondere eine Permeabilität wie Luft und vorzugsweise eine Hitzebeständigkeit bis 700 0C auf. Die Dicke wird möglichst gering gewählt, beispielsweise 2 mm, damit der Luftspalt nich zusätzlich erhöht wird. Die Schutzscheibe ist in der Regel ein Verschleißteil und entsprechen konstruktiv anzubringen. Die Schutzscheibe sollte die Spu¬ len vor Zinkstaub schützen und die Kühlluft führen. Die Kühlluft sollte nicht gegen das Band strömen. Insbesondere bevorzugt ist die Schutzscheibe aus Keramik oder Hitzeschutzglas hergestellt und kann aus mehreren Teilen bestehen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise zur Führung des Ban¬ des bei einem Beschichtungsprozeß, insbesondere bevorzugt bei einem Feuerverzinkungsprozeß eingesetzt. Insbesondere können die Positions- Sollwerte durch eine übergeordnete Schichtdicken-Regelung generiert wer¬ den.
Die Führung kann dabei insbesondere in folgenden Bereichen eingesetzt werden: Band im Bereich der Abstreifdüse (oberhalb oder unterhalb der Düse) führen, Band im Bereich der Auflagemeßstelle, sog. Heißmeßstelle, führen (wenn das Band dort nicht geführt wird, können Auflage (Schicht- dicken)-Meßfehler entstehen, Band führen im Bereich eines elektromagneti¬ schen Bodenverschlusses bei Tauchbädern, bei denen das zu beschich¬ tende Band durch eine untere, durch den elektromagnetischen Bodenver- Schluß verschlossene Öffnung in das Tauchbad eingeführt wird.
Die Erfindung umfaßt ferner die Regelung des Stroms in der Spule mit einem Zweipunktregler derart, daß fortlaufend eine Gleichspannung ("Zwischen- kreisspannung") derart reversiert wird, daß der Strommittelwerk gleich dem Sollwert ist. Die Stromwelligkeit hat zum Beispiel eine Frequenz im Bereich von 1 kHz. Die Kraftwelligkeit hat die doppelte Frequenz.
Die Kraftwelligkeit nach Frequenz und Amplitude ist mit der Hysterese des Zweipunktregler und der Höhe der Zwischenkreisspannung einstellbar.
Die Kraftwelligkeit erzeugt in der flüssigen Zinkschicht Beschleunigungskräfte in Schichtdickenrichtung. Diese Kräfte können zum zusätzlichen Abstreifen des Zinkes verwendet werden.
Die Höhe der Zwischenkreisspannung kann einstellbar sein, zum Beispiel mit gesteuerter Drehstrombrückenschaltung.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbei¬ spiel zeigenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen Fig. 1 den Blockschaltplan eines Teils einer Bandführungsvorrichtung
Fig. 2 den Blockschaltplan eines Stromreglers der Bandführungsvorrich- tung und
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Stromverlaufs in der Spule der Bandfüh¬ rungsvorrichtung.
Die für die Einregelung der vorgegebenen Bandposition zuständige Bandfüh¬ rungseinrichtung 20 ist in der Fig. 1 näher erläutert. Die Bandführungsein¬ richtung 20 weist drei über die Bandbreite nebeneinander angeordnete Ein¬ heiten 21 , 22, 23 auf. Diese sind gleichartig ausgebildet, so daß nur die Ein¬ heit 22 im Detail dargestellt und beschrieben wird. Die Einheit 22 weist vier Spulen 24, 25, 26, 27 auf. Zwischen den Spulen 24, 25 ist ein Lagesensor 28 vorgesehen. Eine Positionsregelung 30 der Einheit 22 weist einen Positions¬ regler 31 , zwei Stromsollwertbildner 32 und vier Stromregelungen 34 auf. Eingangssignal der Positionsregelungseinrichtung 30 ist Vergleichswert zwi¬ schen einem Ausgangssignal des ersten Reglers 50 und dem Meßsignal des Lagesensors 28. Ausgangssignal der Positionsregelung 30 sind den Spulen 24, 25, 26, 27 zugeführte Ströme.
Die aus dem Vergleich des Ausgangssignal des ersten Reglers 50 mit dem mit dem Lagesensor 28 ermittelten Positions-Istwert entstandene Regelab- weichung wird von dem Positionsregler 31 in ein Zwischensollwert-Signal i* umgesetzt. Dieses Zwischensollwert-Signal i* wird den Stromsollwertbildnern 32 zugeführt. Die Stromsollwertbildner 32 bilden Sollströme derart, daß den Stromgebern 34 jeweils ein Sollstrom zugeführt wird, wobei die erste Spule mit einem ersten Strom und die zweite Spule mit einem zweiten Strom beaufschlagt wird, wenn sich das Band innerhalb eines bestimmten räumli¬ chen Bereichs um die Sollage befindet. Die so gebildeten Sollströme werden den Stromreglern 34 zugeführt. Der Aufbau der Stromregler 34 ergibt sich aus Fig. 2. Der Stromregler mit Leistungsverstärker 34 weist einen Netztransformator 101 , einen Gleichrich¬ ter 102, eine Brücke mit vier elektronischen Schaltern 103, einen Stromsen¬ sor 105 und einen Stromregler 106 auf. Die Netzspannung Un wird im Netz- transformator 101 und Gleichrichter 102 in eine Zwischenkreisspannung U0 umgewandelt. In Abhängigkeit der von dem Stromregler 106 vorgegebenen Schaltsignale wird diese Zwischenkreisspannung Uo an die Spule 24 zuge¬ schaltet oder gegengeschaltet. Die Schaltzeitpunkte erzeugt der Zweipunkt¬ regler. Wenn die Spannung nicht zu- und gegengeschaltet würde, sondern dauernd zu- oder gegengeschaltet wäre, würde die Spule in kurzer Zeit überhitzen. Eine Überhitzung tritt aber nicht ein, da der Strom geregelt ist. Die Zwischenkreisspannung Uo ist um ein fünf bis zehnfaches höher als die Nennspannung der Spule 24. Während des Wechseins der Spannung an der Spule von +U auf -U oder von -U auf +U darf der Strom in der Spule nicht unterbrochen werden, damit keine unzulässig hohen induktiven Spannungen auftreten, welche die Spule oder die elektronischen Schalter zerstören könnten. Durch Dioden ("Freilaufdioden") wird erreicht, daß der Spulenstrom nicht unterbrochen wird.
Wie Fig. 3 zeigt, wird die über der Nennspannung des Magneten liegenden Gleichspannung für einen Zeitabschnitt T1 bis T2 an die Spule 24 angelegt. Dies führt dazu, daß der Strom in der Spule auf einen Wert I Soll plus Hystere ansteigt, also einen Wert der etwas oberhalb des Stromsollwerts I* liegt. Mißt der Stromsensor 105 das Erreichen des Werts I Soll plus Hyste- rese, so schaltet die Brücke 103 die Gleichspannung derart um, daß nun die gleiche Spannung jedoch mit umgekehrten Vorzeichen an der Spule 24 anliegt. Dies führt zu einem Abfall des Stroms in der Spule 24. Ist der Wert I Soll minus Hysterese erreicht (Zeitpunkt T3), so schaltet der Stromregler die Brücke 103 erneut und zwar derart, daß die Gleichspannung nun wieder den ersten Wert annimmt. Auf diese Weise wird ein Sollstrom eingeregelt, der mit einer Hysterese um den Stromsollwert leicht variiert. Anstelle des Umschal- tens auf eine negative Spannung kann die Spannung auch abgeschaltet werden. Das Zeitverhalten der Stromregelung wird jedoch langsamer.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Führung eines Bands zwischen zwei einander gegenüberliegend angeordneten Spulen einer Vorrichtung, die einen Lagesensor für die Lagebestimmung des Bands zwischen den Spulen und Stromgebern für die Spulen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spule mit einem ersten Strom und die zweite Spule mit einem zweiten Strom beaufschlagt wird, wenn sich das Band innerhalb eines bestimmten räumlichen Bereichs um die Sollage befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß den Stromgebern jeweils ein Sollstrom zugeführt wird, wobei der Sollstrom für die erste Spule nach der Maßgabe I1Oc ax+c für alle x>b und I1=O für alle x<b gewählt wird und der Sollstrom für die zweite Spule nach der Maßgabe I2°c dx+e für alle x<f und I2=O für alle x>f gewählt wird, wobei a, c, d und e Konstanten sind, x der Abstand des Bands von der Sollage gemessen in Richtung auf die zweite Spule zu, b der Abstand des der zweiten Spule zugewandte Bereichsende des bestimmten räumlichen Bereichs zur Sollage und f der Abstand des der ersten Spule zugewandte Bereichsende des bestimmten räumlichen Bereichs zur Sollage, wobei d und f aufgrund der Vorzeichenkonvention (posi¬ tive Zahlen von der Sollage in Richtung auf die zweite Spule) negative Zahlen sind.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Stromgeber mit einem Stromge¬ ber-Regler einen (den) ihm zugeführten Sollstrom einregelt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich- net, daß der dem ersten Stromgeber zugeführte Sollstrom in einem ersten Stromsollwertbildner aus einem übergeordneten Zwischensoll¬ wert-Signal gebildet wird, das auch einem zweiten Stromsollwert-bild- ner zugeführt wird, der aus dem Zwischensollwert-Signal den dem zweiten Stromgeber zugeführten Sollstrom bildet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß übergeordnete Zwischensollwert-Signal in einem Positionsregler aus der Differenz eines Positionssollwerts und dem Meßergebnis des La- gesensors oder dem Meßergebnis eines Abstandsanalysators gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der der ersten Spule zugeführte Sollstrom I1 und der der zweiten Spule zuge- führte Sollstrom I2 nach folgender Maßgabe gebildet werden:
Figure imgf000020_0001
für I > -lOi ist I1 = lOi + a-il für I > IO2 ist I2 = 0 für I < I02 ist I2 = I02 -a2l
wobei lOi = I02 = Io der Vorstrom der Spule ist und I das im Posi¬ tionsregler erzeugte Zwischensollwert-Signal.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stei¬ gungen a-i und a2 variabel einstellbar sind.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte lo-i und I02 variabel einstellbar sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich¬ net, daß mindestens zwei' in Bandbreitenrichtung nebeneinander, auf einer Seite des Bands angeordnete Spulen mit Strom beaufschlagt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der den nebeneinander angeordneten Spulen zugeführte Strom unterschied¬ lich ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage mindestens einer Spule verändert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß die Spule von einem Anfangsabstand ausgehend näher an das Band bewegt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Spule in Abhängigkeit der Schwingung und/oder der
Lage des Bands eingestellt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abstandsanalysator den Abstand des Bands zu Spule aufgrund des Spulenstroms ermittelt.
15. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromgeber- Regler einen stromgeregelten Leistungsverstärker aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromgeber-Regler ein Zweipunktregler, vorzugsweise mit einstellba¬ rer Hysterese, ist.
17. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Positions¬ regler ein PID-Regler oder ein Intemal Model Control IMC-Regler mit Model Predictive Control MPC ist.
18. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagesensor ein Induktiv-Sensor ist.
19. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des Bands mehrere Spulen in Bandbreitenrichtung nebeneinander und/oder in Bandlaufrichtung nebeneinander angeordnet sind.
20. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Spule in Bandlaufrichtung vor oder nach oder in einer Abstreifdüse angeordnet ist.
21. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und/oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20 zur Beeinflussung der Bandlage und/oder der Bandform, insbesondere bezüglich eines Querbogen oder einer Schräglage im Verhältnis zur Sollage.
22. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und/oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20 zur Dämpfung einer Bandschwingung, insbesondere einer Biegeschwin- düng oder einer Torsionsschwindung.
23. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 und/oder der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20 zur Führung des Bands beim Feuerverzinken.
24. Verwendung nach Anspruch 23, zur Führung des Bands vor oder nach oder in einer Abstreifdüse.
25. Verwendung nach Anspruch 23 oder 24, zur Führung des Bands vor oder nach oder auf Höhe eine Auflagemeßstelle.
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