EP3720623B1

EP3720623B1 - Streck-biege-richtanlage und verfahren zu deren betätigung

Info

Publication number: EP3720623B1
Application number: EP19702043.1A
Authority: EP
Inventors: Klaus LENZ
Original assignee: Individual
Current assignee: BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2021-05-05
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: US20210154716A1; CN110799277A; CN110799277B; DE102018111627A1; EP3720623A1; TW201936284A; WO2019145338A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Streck-Biege-Richtanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu deren Betätigung nach dem Oberbegriff des Anspruches 10.
Streck-Biege-Richtanlagen, wie die in Fig. 3 schematisch dargestellte Anlage, sind Anlagen, die eingesetzt werden, um in eisenhaltigen und nichteisenhaltigen metallischen Bändern innere Spannungen zu minimieren und dadurch eine bessere Planheit zu erzielen. Unter metallischen Bändern werden jegliche bandförmigen Materialien verstanden. Der Begriff "metallisch" umfasst Metalle an sich als auch deren Legierungen. Da die Bänder nach dem vorhergehenden Walzprozess Unplanheiten aufweisen, wird der Richtprozess durchgeführt. Diese Unplanheiten entstehen durch unterschiedlich lange Fasern im Material und zeigen sich durch wellige Verformungen im Band. Dies ist zur Erläuterung in den Fig. 4a, 4b sowie Fig. 5a bis 5d dargestellt. Hat das bandförmige Material 10 gemäß Fig. 4a Wellen 12, sind dafür unterschiedliche Faserlängen gemäß Fig. 4b verantwortlich. Im Hinblick auf die Referenzfaserlänge L_ref weisen die benachbarten Fasern eine unterschiedliche Differenzlänge ΔL auf. Diese welligen Verformungen können sich im bandförmigen Material 10 als Mittelwellen 13 gemäß Fig. 5a, als Randwellen 14 gemäß Fig. 5b, als einseitige Randwellen gemäß Fig. 5c oder als eine Kombination von Randwellen 14 und Mittelwellen 13 darstellen.
Für den Veredelungsprozess wird in der in Fig. 3 dargestellten Streck-Biege-Richtanlage das von einem auf einer Abhaspel angeordneten Coil in Laufrichtung 24 zugeführte, bandförmige Material 10 mithilfe von einem Brems-S-Block 16 und einem Zug-S-Block 18 ein Hochzugbereich erzeugt, in dem das bandförmige Material 10 gestreckt wird. (Die Bezeichnung "S" wird verwendet, um zu verdeutlichen, dass das Band in diesen Bereichen S-förmig um Walzen geführt wird.) Der auftretende Zug wird über eine Messvorrichtung 22 gemessen. Zusätzlich wird das Band im Biege-Richt-Aggregat 26 Wechselbiegungen unterzogen. Durch diese beiden Maßnahmen werden die kürzeren Fasern an die längeren angeglichen und Eigenspannungen abgebaut. Das so gerichtete bandförmige Material wird anschließend auf einem Recoiler 28 wieder aufgewickelt.
Um die Wechselbiegung im Biege-Richt-Aggregat 26 zu erzeugen, werden gemäß Fig. 6, 7a, 7b präzise Richtwalzen 30 von oben und unten über die gesamte Bandbreite eingesetzt. Diese Richtwalzen 30 werden, um ein Durchhängen zu vermeiden, von kürzeren Stützrollen 32 abgestützt. Da Unplanheiten im bandförmigen Material 10 partiell auftreten, z.B. im Randbereich, sind die Stützungen der unteren Richtwalzen 30 einstellbar ausgeführt. Dadurch wird es möglich, den Richtwalzen 30 eine Biegekontur einzustellen, um eine gezielte Streckung der kürzeren Fasern zu erzeugen. Bei beidseitigen Randwellen 14 werden beispielsweise die inneren Stützungen angehoben, um die kürzeren, in der Bandmitte liegenden Fasern zu strecken.
Für den Richtprozess kann zusätzlich nach dem Stand der Technik ein Unplanheit-Mess-System (UMS), das von der Ungerer Technology GmbH bezogen werden kann, gemäß Fig. 8 eingesetzt werden. Dieses Unplanheit-Mess-System wurde speziell zur Messung der Unplanheit bei Bändern mit relativ niedrigen spezifischen Bandzügen konzipiert. Es ermittelt die Unplanheiten über die gesamte Bandbreite des Produktes nach dem Zug-S-Block 18 und ist in der Lage, die einzelnen Stützungen des Biege-Richt-Aggregats 26 so einzustellen, dass ein optimales Richtergebnis erzielt wird. Um die Unplanheiten zu erkennen, werden für das UMS empfindliche Kraftsensoren eingesetzt, welche auf einer feststehenden Achse montiert werden. Vorzugsweise wird dafür eine Messrolle 36 verwendet. Über nebeneinander angeordnete Segmente werden unterschiedliche Kräfte vom Band bzw. bandförmigen Material 10, welche durch die Unplanheiten verursacht werden, direkt an die Sensoren übertragen. Für jedes Segment werden vorzugsweise zwei Kraftsensoren eingesetzt. Diese Messwerte werden von einer Auswerteeinheit 34 verarbeitet und an den Controller C weitergegeben. Der Controller C berechnet die optimalen Parameter für den Richtprozess und regelt damit über eine speicherprogrammierbare Steuerung SPS mittels einer Lageregelung 38 die Einstellung der Stützungen, also der Stützrollen 32. Das UMS ist direkt nach dem Zug-S-Block 18 im Niederzugbereich möglichst nahe am Richtprozess angeordnet, um die Totstrecke 42 möglichst gering zu halten. Die Totstrecke ist die Strecke, die das Material benötigt, um vom Biege-Richt-Aggregat 26 bis zur Messrolle 36 zu gelangen, bevor an der Messrolle eine Unplanheit festgestellt werden kann, die dann in einem geschlossenen Regelkreis einen Regelprozess startet.
Aus der DE 35 24 382 A1 ist eine Streck-Biege-Richtanlage für ein Bandmaterial mit einem Niederzugbereich sowie einem Hochzugbereich bekannt. In beiden Bereichen werden Unplanheiten gemessen und daraus werden über Prozessoren Stellwerte für den Schlupf der Walzen berechnet, um dadurch einen möglichst gleichmäßigen Zug und damit eine gleichmäßige Qualität des Bandes zu erhalten. Dabei wird nämlich gleichmäßig auf beiden Seiten die Spannung gemessen und daraus werden die Stellwerte ermittelt, ein Auswahlmittel zur selektiven Auswahl zwischen Niederzugbereich oder Hochzugbereich liegt nicht vor.
In der DE 22 03 911 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Planheit eines Metallbandes offenbart. Unplanheiten werden durch Abstandssensoren erfasst und im Anschluss erfolgt eine entsprechende Nachregelung der Eintauchtiefe der Richtrollen. Dies erfolgt über einen Eingriff einer Regelstrecke, jedoch nicht durch eine Auswahl von Hochdruckbereich oder Niederzugbereich.
Aus der DE 10 2004 043 150 A1 ist ein in Fig. 9 dargestelltes Mess-System bekannt, welches im Hochzugbereich eingesetzt wird. Dabei wird eine nach dem Biege-Richt-Aggregat 26 angeordnete Walze des Zug-S-Blocks 18- durch eine Messwalze 40 ersetzt. Diese Walze besteht aus einem massiven Körper. Die Sensoren werden am Umfang des massiven Walzenkörpers eingesetzt und die gesamte Lauffläche der Messwalze 40 mit einer PU-Beschichtung überzogen. Die Sensoren sind in der Lage, kleinste Kraftunterschiede im Band zu erfassen. Anschließend werden die ermittelten Kraftwerte an eine Auswerteelektronik als Auswerteeinheit 34 übermittelt, dort entsprechend aufgearbeitet und an einen Controller C zur Berechnung von optimalen Parametern für den Richtprozess in einem geschlossenen Regelkreis übermittelt. Der Vorteil besteht in einer im Vergleich zum obengenannten UMS-System deutlich kürzeren Totstrecke 42.

Darstellung der Erfindung

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Streck-Biege-Richtanlage und ein Verfahren zu deren Betätigung so auszugestalten, dass die Qualität der damit bearbeiteten Bänder gesteigert wird.
Dies wird mit einer Streck-Biege-Richtanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zu deren Betätigung mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Die Streck-Biege-Richtanlage weist dazu ein Zuführmittel zur Zuführung eines bandförmigen Materials in einen Hochzugbereich und einen Niederzugbereich auf, wobei der Niederzugbereich dem Hochzugbereich in Laufrichtung des bandförmigen Materials stromabwärts nachgeordnet ist. Im Hochzugbereich ist ein Biege-Richt-Aggregat angeordnet. Ergänzend sind ein Messsystem zur Ermittlung erster Messwerte im Hochzugbereich und ein Messsystem zur Ermittlung zweiter Messwerte im Niederzugbereich vorgesehen. Ein Controller ist zur Ermittlung der Abweichung der ersten Messwerte von einem vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwerte des Biege-Richtergebnisses vorgesehen und ein Controller zur Ermittlung der Abweichung der zweiten Messwerte von diesem Sollwert. Von dem oder den Controllern werden Stellgrößen ermittelt, um innerhalb geschlossener Regelkreise die Abweichungen zu minimieren. Mit anderen Worten sind also wenigstens zwei Messsysteme, einmal in einem Hochzugbereich und einmal in einem Niederzugbereich vorgesehen, um die Qualität des zu verarbeitenden Materials bedarfsweise zu optimieren. Über Auswahlmittel kann dabei entschieden werden, ob der erste oder der zweite geschlossene Regelkreis zur Optimierung eingesetzt wird. Eine derartige Auswahl kann nach bestimmten Kriterien erfolgen, die entweder auf Erfahrungswerten oder Materialkennwerten beruhen, aber auch erst im Laufe des Prozesses neu gebildet werden können, da im jeweiligen geschlossenen Regelkreis im Hochzugbereich als auch im Niederzugbereich gleichzeitig gemessen wird, sodass anhand der so ermittelten Kennwerte eine Optimierung ausgewählt werden kann. Dadurch lässt sich auf einfache und günstige Weise ein qualitativ hochwertiges Band herstellen.
Zu bedenken ist dabei, dass eine Messvorrichtung für den Hochzugbereich bisher in der Regel nur in Walzwerken eingesetzt wurde, während die im Stand der Technik bekannten Lösungen außerhalb von Walzwerken Messwerte und insbesondere Planunebenheiten im Niederzugbereich am Material erfassen, welches durch das im Hochzugbereich angeordnete Biege-Richt-Aggregat bereits vom Coil kommend gerichtet wurde. Erst die Kombination aus beiden Messvorrichtungen gestattet jedoch eine optimale Einflussnahme je nach den Gegebenheiten des Bandes, den Anforderungen an das zu fertigende Material und/oder den Materialeigenschaften.
Vorzugsweise ist ein einziger Controller zur gleichzeitigen Ermittlung der Abweichung der ersten als auch der zweiten Messwerte vom Sollwert vorgesehen, sodass die Auswahlmittel alternativ den ersten oder den zweiten Regelkreis auswählen. Dadurch kann im Controller ohne weitere Synchronisation zwischen verschiedenen Reglern und Steuerungen eine Optimierung bereits bei geringen Abweichungen dahingehend vorgenommen werden, dass von dem einen auf den anderen Regelkreis umgeschaltet wird.
Günstigerweise ist eine Auswerteeinheit zur Auswertung der ersten und/oder der zweiten Messwerte vorgesehen, das heißt, es können auch mehr als eine Auswerteeinheit vorgesehen sein. Die Auswahlmittel werden dadurch befähigt, in Abhängigkeit der Auswertung den ersten oder den zweiten geschlossenen Regelkreis auszuwählen. Als Auswahlmittel kommt dabei sowohl eine manuelle als auch eine halbautomatische oder automatische Auswahl in Betracht, je nachdem welche Vorgaben dem Controller und der Auswerteeinheit gegeben werden.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn Anzeigemittel zur Anzeige der ersten und zweiten Messwerte vorgesehen sind und/oder die Auswahlmittel zur manuellen Auswahl durch eine Bedienungsperson vorgesehen sind. Ein Bediener wird damit in die Lage versetzt, anhand der Anzeige auf einen Blick zu erkennen, wohin sich die Messwerte der beiden Messvorrichtungen gerade bewegen und damit zu entscheiden, ob er dem ersten oder dem zweiten Regelkreis den Vorzug gibt.
Das Messsystem im Hochzugbereich wird vorzugsweise durch eine nach dem Biege-Richt-Aggregat angeordnete Messwalze gebildet. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn dazu eine Walze eines Zug-S-Blocks, der üblicherweise nach dem Biege-Richt-Aggregat angeordnet ist, durch eine Messwalze ersetzt wird, an deren Umfang Sensoren eingesetzt sind und deren Lauffläche mit einer elastischen Beschichtung überzogen ist. Dadurch kann nahezu unmittelbar nach dem Biege-Richt-Aggregat festgestellt werden, ob sich im Hochzugsbereich ein qualitativ gutes Ergebnis einstellt, sodass die Totstrecke zwischen Biege-Richt-Aggregat und Messsystem verkürzt wird. Wird die Messwalze in einer bevorzugten Ausführungsform als Teil des Zug-S-Blocks ausgebildet, ist kein gesondertes Messsystem oder keine gesonderte Lagerung für eine derartige Walze erforderlich, stattdessen kann die ohnehin im Zug-S-Block vorhandene Walze durch die Messvorrichtung ersetzt werden, was die Kosten des gesamten Aufbaus weiter verringert.
Das Messsystem zur Ermittlung der zweiten Messwerte im Niederzugbereich ist vorteilhaft nach dem Zug-S-Block anzuordnen, wobei es möglichst nahe zu diesem Block angeordnet wird. Eine derartige Anordnung trägt dazu bei, auch für dieses Messsystem die Totstrecke und dadurch den Ausschuss zu verringern.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die hierfür verwendet Messrolle nebeneinander angeordnete Messsegmente mit wenigstens einem Sensor, vorzugsweise mit zwei Kraftsensoren aufweist, da es gerade im Niederzugbereich darauf ankommt, möglichst exakt über die gesamte Fläche die Unterschiede über die Bandbreite zu erfassen. Während im Hochzugbereich aufgrund der dort auftretenden Kräfte manche Verformungen nicht wahrnehmbar sind, treten diese unter geringeren Zugkräften im Niederzugbereich nach elastischer Rückverformung wieder vermehrt auf und können insofern dort deutlich erkannt werden. Dazu ist einer feinere Auflösung von Vorteil, was durch die Anordnung der Messsegmente erreicht werden kann.
Es ist von Vorteil, wenn ergänzend Speichermittel zur Speicherung von Betriebsparametern bereitgestellt werden, um einmal festgestellte Betriebsparameter für künftige Prozesse zu nutzen. Insofern werden diese Betriebsparameter in einer Datenbank gespeichert, in der die Betriebsparameter gemeinsam mit Daten über das bearbeitete Material hinterlegt werden. Auf diese Weise kann eine Datenbank und gegebenenfalls auch ergänzt um Expertenwissen ein Datensatz hinterlegt werden, der bei vergleichbaren Materialien von vornherein eingesetzt werden kann, um bereits mit einer möglichst guten Näherung von Anfang an auf der Anlage zu arbeiten. Dadurch kann das Ergebnis schneller optimiert und der Ausschuss grundsätzlich verringert werden.
Verfahrensgemäß wird das bandförmige Material dem Hochzug- und Niederzugbereich zugeführt. Es werden im Hochzugbereich als auch im Niederzugbereich erste bzw. zweite Messwerte ermittelt und es wird eine Abweichung von einem Sollwert ermittelt. Aufgrund dieser Abweichung wird eine Stellgröße für das Biege-Richt-Aggregat für beide Messsysteme berechnet, die zu einer Optimierung des Ergebnisses beitragen können. Aufgrund von vorgegebenen oder vorgebbaren Kriterien wie einer Abweichung vom Sollwert aber auch Erfahrungswerten oder Materialkennwerten wird dann ausgewählt, ob mit dem ersten oder zweiten geschlossenen Regelkreis zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses gearbeitet wird. Damit können sowohl die Vorteile einer Messung im Hochzugbereich als auch die Vorteile einer Messung im Niederzugbereich gleichzeitig betrachtet werden, sodass jederzeit entschieden werden kann, in welchen Regelkreisen ein besseres Ergebnis zu erzielen ist. Das System kann dann manuell, halbautomatisch oder automatisch, je nach den vorliegenden Informationen und der Ausstattung der Vorrichtung auf den jeweiligen Regelkreis umgeschaltet werden, um ein optimales Ergebnis zu erzielen.
Vorzugsweise erfolgt die Ermittlung der Abweichung der ersten und zweiten Messwerte mittels eines einzigen Controllers gleichzeitig für beide Messsysteme, sodass alternativ der erste oder zweite geschlossene Regelkreis ausgewählt wird. Verfahrensgemäß liegen damit sämtliche Informationen gleichzeitig vor, um eine informierte Entscheidung treffen zu können.
Günstigerweise werden die ersten und zweiten Messwerte im Hinblick auf die Erreichung eines guten Ergebnisses nach vorbestimmten Kriterien ausgewertet, wobei in Abhängigkeit der Auswertung dann der entsprechende Regelkreis ausgewählt wird. Derartige Kriterien können zunächst bestimmte Anforderungen an die zu erzielende Qualität des zu bearbeitenden Bandes sein, es können aber ebenso Materialkennwerte oder Erfahrungswerte sein, die vom Bediener vorgegeben oder aus einem Expertenwissen entnehmbar sind, das gegebenenfalls in einer Datenbank hinterlegt ist.
Für eine manuelle Auswahl werden vorteilhafterweise die ersten und zweiten Messwerte einem Bediener gleichzeitig angezeigt, sodass dieser den für das zu erzielende Ergebnis optimalen Regelkreis über Auswahlmittel 48 auswählen kann. Dadurch kann der Bediener auf einen Blick entscheiden, was im Moment gerade die optimale Lösung ist. Da dies sich über den Lauf der Zeit selbst bei einem Coil ändern kann, kann dieser Prozess auch automatisiert und überwacht werden, sodass bedarfsweise ein Hinweis auf einen geeigneten Umschaltzeitpunkt dem Bediener gegeben werden kann.
Da das zu bearbeitende Material in Laufrichtung zunächst den Hochzugbereich und dann den Niederzugbereich durchläuft, ist es besonders von Vorteil, wenn das Verfahren zunächst anhand der ersten Messwerte aus dem Hochzugbereich in einem ersten geschlossenen Regelkreis betrieben wird, bis das gerichtete bandförmige Material die Messrolle im Niederzugbereich erreicht, sodass dann auf den zweiten geschlossenen Regelkreis im Niederzugbereich umgeschaltet werden kann. Ob ein derartiges Umschalten in diesem Moment erforderlich ist oder nicht, kann anhand der ermittelten Messwerte bestimmt werden. Durch eine derartige Ausgestaltung lässt sich die Totstrecke weiter verringern.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn bereits auf der Streck-Biege-Richtanlage ermittelte Betriebsparameter gemeinsam mit Daten über das zu bearbeitende Material in einer Datenbank abgespeichert werden und zu einem späteren Zeitpunkt für die Verarbeitung vergleichbarer Materialien wieder verwendet werden können. Dies verringert die Einrichtzeit und Rüstzeit und optimiert den Ablauf dahingehend, dass schnell ein gutes Ergebnis erreicht werden kann. Gegebenenfalls kann dem in der Datenbank vorliegenden Wissen ein Expertenwissen überlagert werden, das Kenntnisse über bestimmte Materialeigenschaften und damit einhergehende Betriebsparameter für die Streck-Biege-Richtanlage enthält.
Sowohl die Streck-Biege-Richtanlage als auch das Verfahren können mit einem Programm betrieben werden, das mit einem Programmcode eingerichtet und/oder programmiert ist, um die gewünschten Ergebnisse und Vorteile zu erreichen, wenn der Programmcode auf einen Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung der Komponenten der Erfindung,
Fig. 2: einen schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3: einen schematischen Aufbau einer Streck-Biege-Richtanlage nach dem Stand der Technik,
Fig. 4a, 4b: eine dreidimensionale Darstellung von Randwellen und zugehörigen Faserlängen an einem zu verarbeitenden Material,
Fig. 5a bis 5d: Darstellungen von Mittelwellen, Randwellen, einseitige Randwellen sowie einer Kombination von Rand- und Mittelwellen an einem zu verarbeitenden Material,
Fig. 6: eine schematische Darstellung eines Richtprozess nach dem Stand der Technik,
Fig. 7a, 7b: eine stirnseitige Ansicht sowie eine Seitenansicht von Richtwalzen und Stützrollen bei einem Richtprozess gemäß Fig. 6,
Fig. 8: eine schematische Darstellung eines Unplanheit-Mess-Systems für den Niederzugbereich nach dem Stand der Technik,
Fig. 9: eine schematische Darstellung eines Planheits-Mess-Systems nach der DE 10 2004 043 150A1 .

Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird jetzt beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Allerdings handelt es sich bei den Ausführungsbeispielen nur um Beispiele, die nicht das erfinderische Konzept auf eine bestimmte Anordnung beschränken sollen. Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung sowie die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig etwas Anderes deutlich macht.
Erfindungsgemäß werden erstmals beide Messsysteme für den Hoch- und Niederzugbereich kombiniert. Dieses System zeichnet sich vorzugsweise durch die Verwendung eines einzigen Controllers C aus, grundsätzlich können aber auch mehrere Controller verwendet werden. Dieser vorzugsweise eine Controller C ist in der Lage die Planheitsmesswerte der Messwalze 40 im Hochzugbereich 50 und der Messrolle 36 im Niederzugbereich 52 auszuwerten. Anhand dieser Werte werden die Stützungen der Richtmaschine verstellt.
Die Auswerteeinheiten 34 der beiden Messeinheiten sind mit dem Controller verbunden. Dieser nimmt die Planheitswerte der beiden Einheiten auf und berechnet mit den Messwerten der aktiven Messeinheit die optimalen Parameter für den Richtprozess. Der Anlagenbediener bestimmt vorzugsweise, nach welcher der beiden Messeinheiten der Richtprozess geregelt werden soll. Er ist daher in der Lage, je nach Anforderung und Material, die besser geeignete Messeinheit zu verwenden und kann diese auch während eines Prozesses wechseln. Um für den jeweiligen Prozess die beiden Einheiten miteinander vergleichen zu können, ist es möglich, die Planheitsmesswerte zu visualisieren. Dabei werden die Messwerte der Messrolle 36 im Niederzugbereich 52 und der Messwalze 40 im Hochzugbereich 50 graphisch und/oder als Zahlenwerte vorzugsweise zeitgleich auf einer Anzeigeeinheit 46 dargestellt.
Somit wird durch das erfindungsgemäße System eine genauere Anpassung der Stützungen an die Unplanheiten des Bandes erreicht. Zudem wird es ermöglicht, je nach Materialanforderung, -legierung und/oder -dicke das besser geeignete System zu verwenden und damit optimale Richtergebnisse zu erzielen.
Bei sehr dünnen und weichen Materialien wie zum Beispiel Aluminium könnte es vorkommen, dass durch den hohen Zug Unplanheiten nicht eindeutig erfasst werden können. Dies kann durch die elastischen Eigenschaften der Bänder verursacht werden. Wird das Band mit dem hohen Zug so weit gestreckt, dass es plan erscheint, könnten Unplanheiten in diesem Moment nicht messbar sein und nach Reduzierung des Zugs durch die elastische Rückverformung wieder auftreten. In diesem Fall wäre es möglich, das Messsystem während des Prozesses zu ändern und damit den Prozess zu verbessern.
Ein weiterer Vorteil ist, dass Ausschuss bei Materialien, bei denen bessere Richtergebnisse mit der Messrolle 36 im Niederzugbereich 52 erzielt werden, dauerhaft reduziert werden kann. Dazu wird zunächst die Messwalze 40 im Hochzugbereich 50 aktiviert und nach der Totstrecke zur Messrolle 36 im Niederzugbereich 52 umgeschaltet.
Die Messwalze 40 im Hochzugbereich 50 hingegen eignet sich beispielsweise für hochfeste Materialien. Da das Band deutlich fester ist, werden die Unplanheiten nicht durch den hohen Zug verfälscht. Daher kann für diesen Fall dauerhaft die Messwalze 40 im Hochzugbereich 50 eingesetzt und damit der Vorteil der wesentlich kürzeren Totstrecke ausgenutzt werden.
Nachdem das bandförmige Material 10 eingefädelt wurde, kann die die Anlage gestartet werden. Zunächst arbeitet der Controller C mit den Werten der Hochzug-Messwalze 40, da deren Totstrecke deutlich geringer ist. Als Totstrecke wird dabei die Materiallänge verstanden, die infolge der Regelstrecke von einer Stelleinrichtung, dem Biege-Richt-Aggregat 26, bis zum Messpunkt erforderlich ist, bevor eine erfasste Unplanheit durch einen Reglereingriff am Biege-Richt-Aggregats 26 zu einer Beeinflussung der erfassten Unplanheit führt. Der Controller C stellt das Biege-Richt-Aggregat 26 entsprechend mit den berechneten Parametern ein, um das optimale Richtergebnis zu erzielen. Nachdem das gerichtete Band die Niederzug-Messrolle 36 erreicht hat, schaltet der Controller C eigenständig von der Hochzug-Messwalze 40 zur Niederzug-Messrolle 36 um und regelt die Stützrollen 32 des Biege-Richt-Aggregats mit den Messwerten der Niederzug-Messrolle 36, sofern nicht eine anderweite Einstellung vom Bediener über die Eingabemittel 49 oder von der Streck-Biege-Richtanlage z.B. aufgrund von der Maschine bereits bekannter früherer Ergebnisse vorgegeben wird.
Der Anlagenbediener kann jederzeit manuell über Eingabemittel 49 eingreifen und den Controller C beliebig umstellen. Über die Eingabemittel 49 kann er auch Prozessdaten ein- und vorgebenDes Weiteren kann der Anlagenbediener eine Datenbank 44 anlegen, in der z.B. für vorgegebene oder bereits schon einmal auf der Anlage gerichtete Materialien Parameter für den Prozess abgespeichert werden können. Dadurch kann der Controller C bei sich wiederholenden Aufträgen eigenständig die optimale Messrolle 36 bzw. Messwalze 40 auswählen.
In der Datenbank 44 können neben den Daten über bereits auf der Anlage erfolgte Prozesse auch weitere Daten hinterlegt werden, wie zum Beispiel eine Zuordnung bestimmter Betriebsparameter zu bestimmten Materialien oder auch ein Expertenwissen. Bei einem Expertenwissen handelt es sich um Informationen, wie ein erfahrener Bediener die Streck-Biege-Richtanlage betreiben würde und mit welchen Parametern er arbeiten würde, um ein gutes Ergebnis zu erzielen. Hier können auch weitere physikalische Eigenschaften eingepflegt werden, wie die Betriebsgeschwindigkeit oder temperaturabhängige Eigenschaften.
Da sich sowohl die Messwalze 40 im Hochzugbereich 50 als auch die Messrolle 36 im Niederzugbereich 52 im Eingriff befinden und ihre Messwerte anzeigen, ist es möglich, die Messwerte der beiden Messeinrichtungen zu interpolieren und miteinander von der Software vergleichen zu lassen. Das wird ermöglicht, indem man bspw. einen Mittelwert je Messeinrichtung bildet und diesen mit definierten Grenzen bei einen Intervall von bspw. 50 Regelzyklen bestimmt. Je nach Ergebnis und Auswertung der Software, kann der Controller C dann selbstständig entscheiden, welches Messsystem das geeignetere ist. Diese Umschaltung kann automatisch erfolgen oder es kann eine Empfehlung an den Anlagenbediener ausgesprochen werden.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Verfahrensablauf. Im Schritt 100 wird bandförmiges Material 10 einem Hochzugsbereich 50 und einem Niederzugsbereich 52 zugeführt. Das so zugeführte Material wird im Schritt 101 mittels einer Messeinrichtung im Hochzugsbereich gemessen, wobei Planheitsabweichungen als erste Messwerte ermittelt werden. Nach dem Hochzugbereich gelangt das bandförmige Material in den Niederzugbereich 52 und dort erfolgt im Schritt 102 ebenfalls ein Messen der Planheitsabweichungen. Dies führt zu den zweiten Messwerten.
Im Schritt 103 erfolgt ein Vergleich der Planheitsabweichungen mit einem Sollwert für die Planheitsabweichungen. Ist die Planheitsabweichung kleiner gleich dem Sollwert wird die Streck-Biege-Richtanlage mit diesen Betriebsparametern betrieben. Wird der Sollwert nicht eingehalten, wird im Schritt 104 vorzugsweise anhand vorgegebener Kriterien ausgewählt, ob mit der Regelstrecke im Hochzugbereich oder im Niederzugbereich Einfluss auf das Ergebnis und damit auf die Planheitsabweichung genommen wird. Je nachdem, welche Strecke ausgewählt wird, wird entweder im Schritt 105 oder im Schritt 106 die Stellgröße für den Hochzugbereich 50 oder den Niederzugbereich 52 berechnet. Die Stellgröße wird dann im Schritt 107 auf das Biege-Richt-Aggregat 26 angewandt und das Verfahren springt dann zurück zu Schritt 101 und 102, um die Planheitsabweichungen im Hochzugbereich 50 bzw. im Niederzugbereich 52 zu messen. Das Verfahren beginnt dann von vorne.
Für die Auswahl der Regelstrecke im Schritt 104 und die Bestimmung der Stellgröße in den Schritten 105 und 106 können auch Informationen angewandt werden, die aus einer Datenbank 44 stammen, in die Betriebsparameter aus früheren Prozessen, Materialkennwerte oder auch ein Expertenwissen Eingang gefunden haben.

Bezugszeichenliste

10: bandförmiges Material
12: Welle
13: Mittelwelle
14: Randwelle
16: Brems-S-Block
18: Zug-S-Block
20: Abhaspel
22: Messvorrichtung
24: Laufrichtung
26: Biege-Richt-Aggregat
28: Recoiler
30: Richtwalze
32: Stützrolle
34: Auswerteeinheit
36: Messrolle
36a: Messsegment
38: Lageregelung
40: Messwalze im Hochzugbereich
42: Totstrecke
44: Datenbank
46: Anzeigeeinheit
48: Auswahlmittel
49: Eingabeeinheit
50: Hochzugbereich
52: Niederzugbereich
Lref: Referenzlänge
ΔL: Differenzlänge
C: Controller
SPS: Speicherprogrammierte Steuerung
100 bis 108: Verfahrensschritte

Claims

Streck-Biege-Richtanlage mit
- einem Zuführmittel zur Zuführung eines bandförmigen Materials (10) entlang einer Laufrichtung (24) in einen Hochzugbereich (50) und einen Niederzugbereich (52), wobei der Niederzugbereich (52) in Laufrichtung (24) dem Hochzugbereich (50) stromabwärts nachgeordnet ist,

- einem Biege-Richt-Aggregat (26), das im Hochzugbereich (50) angeordnet ist,

- wenigstens einem Messsystem zur Ermittlung erster Messwerte im Hochzugbereich (50),

- einem Controller (C), der zur Ermittlung einer Abweichung der ersten Messwerte von einem vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert des Biege-Richtergebnisses und zur Ermittlung wenigstens einer Stellgröße für das Biege-Richt-Aggregat (26) in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung innerhalb eines ersten geschlossenen Regelkreises bestimmt und geeignet ist,

- einem Stellmittel zur Beeinflussung der Stellgröße,

- wobei ergänzend wenigstens ein Messsystem zur Ermittlung zweiter Messwerte im Niederzugbereich vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass ein Controller (C) zur Ermittlung einer Abweichung der zweiten Messwerte von dem vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert des Biege-Richtergebnisses und zur Ermittlung der wenigstens einen Stellgröße in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung innerhalb eines zweiten geschlossenen Regelkreises bestimmt und geeignet ist, und
dass Auswahlmittel (48) vorgesehen sind, die dazu bestimmt und geeignet sind, den ersten oder den zweiten geschlossenen Regelkreis zur Verringerung der Abweichung der ersten und/oder zweiten Messwerte von dem vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert auszuwählen.
Streck-Biege-Richtanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller ein einziger Controller (C) ist, der zur gleichzeitigen Ermittlung der Abweichung der ersten und der zweiten Messwerte von dem vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert bestimmt und geeignet ist, und dass die Auswahlmittel (48) dazu bestimmt und geeignet sind, alternativ den ersten oder den zweiten geschlossenen Regelkreis auszuwählen.
Streck-Biege-Richtanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Auswerteeinheit (34) zur Auswertung der ersten und der zweiten Messwerte vorgesehen ist und dass die Auswahlmittel (48) dazu bestimmt und geeignet sind, in Abhängigkeit der Auswertung den ersten oder den zweiten geschlossenen Regelkreis auszuwählen.
Streck-Biege-Richtanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Anzeigemittel (46) zur Anzeige der ersten und der zweiten Messwerte vorgesehen sind und/oder dass die Auswahlmittel (48) zur manuellen Auswahl durch eine Bedienungsperson vorgesehen sind.
Streck-Biege-Richtanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Messsystem zur Ermittlung der ersten Messwerte im Hochzugbereich (50) durch eine nach dem Biege-Richt-Aggregat (26) angeordnete Messwalze (40) gebildet ist.
Streck-Biege-Richtanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Walze eines Zug-S-Blocks (18) durch die Messwalze (40) ersetzt ist, an deren Umfang Sensoren eingesetzt sind und deren Lauffläche mit einer elastischen Beschichtung überzogen ist.
Streck-Biege-Richtanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Messsystem zur Ermittlung der zweiten Messwerte durch eine nach dem Biege-Richt-Aggregat (26) und nach dem Zug-S-Block (18) im Niederzugbereich (52) angeordnete Messrolle (36) gebildet ist
Streck-Biege-Richtanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messrolle (36) nebeneinander angeordnete Messsegmente (36a) mit wenigstens einem Sensor, vorzugsweise mit zwei Kraftsensoren, aufweist.
Streck-Biege-Richtanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Speichermittel zur Speicherung der infolge des ersten oder zweiten geschlossenen Regelkreises eingestellten Betriebsparameter vorgesehen sind und dass eine Datenbank (44) vorgesehen ist, die dazu bestimmt und geeignet ist, diese Betriebsparameter gemeinsam mit Daten über das mit diesen Betriebsparametern bearbeitete Material zu hinterlegen.
Verfahren zum Betrieb zum Betrieb einer Streck-Biege-Richtanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Schritten:
- Zuführen eines bandförmigen Materials (10) entlang einer Laufrichtung (24) in einen Hochzugbereich (50) und einen Niederzugbereich (52), wobei ein Biege-Richt-Aggregat (26) im Hochzugbereich (50) angeordnet ist und wobei der Niederzugbereich (52) in Laufrichtung (24) dem Hochzugbereich (50) stromabwärts nachgeordnet ist

- Ermitteln erster Messwerte im Hochzugbereich (50),

- Ermitteln einer Abweichung der ersten Messwerte von einem vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert des Biege-Richtergebnisses,

- Ermitteln wenigstens einer Stellgröße für das Biege-Richt-Aggregat (26) in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung innerhalb eines geschlossenen Regelkreises,

- Ermitteln zweiter Messwerte im Niederzugbereich (52),
gekennzeichnet durch
- Ermitteln einer Abweichung der zweiten Messwerte von dem vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert des Biege-Richtergebnisses.

- Ermitteln der wenigstens einen Stellgröße in Abhängigkeit der ermittelten Abweichung innerhalb eines zweiten geschlossenen Regelkreises,

- Auswählen des ersten oder des zweiten geschlossenen Regelkreises zur Verringerung der Abweichung der ersten und/oder zweiten Messwerte von dem vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abweichung der ersten und der zweiten Messwerte von dem vorgegebenen oder vorgebbaren Sollwert gleichzeitig mittels eines einzigen Controllers (C) ermittelt wird und dass alternativ der erste oder der zweite geschlossene Regelkreis ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und die zweiten Messwerte im Hinblick auf die Erreichung eines Biege-Richtergebnisses nach vorbestimmten Kriterien ausgewertet werden und dass in Abhängigkeit der Auswertung der erste oder der zweite geschlossene Regelkreis ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Messwerte einem Bediener gleichzeitig angezeigt werden und/oder dass der erste oder der zweite geschlossene Regelkreis von einer Bedienungsperson manuell auswählbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zunächst an Hand der ersten Messwerte aus dem Hochzugbereich (50) im ersten geschlossenen Regelkreis betrieben wird, bis das gerichtete bandförmige Material (10) die Messrolle (36) im Niederzugbereich (52) erreicht hat, und dass anschließend auf den zweiten geschlossenen Regelkreis im Niederzugbereich (52) umgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Abspeichern bereits zuvor beim Betrieb der Streck-Biege-Richtanlage ermittelter Betriebsparameter für die Streck-Biege-Richtanlage gemeinsam mit Daten über das mit diesen Betriebsparametern bearbeitete Material in einer Datenbank (44) und Verwenden der hinterlegten Daten für die Bearbeitung vergleichbarer Materialien.
Programm mit einem Programmcode eingerichtet und/oder programmiert zum Betrieb der Streck-Biege-Richtanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.