Planheitsmessvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Planheitsmessvorrichtung zum Messen einer Planheit eines Warmbands innerhalb einer Warmwalzanlage, aufweisend wenigstens eine einlaufseitige Umlenkrolle zum Kontaktieren einer ersten Großseite des Warmbands, wenigstens eine auslaufseitige Umlenkrolle zum Kontaktieren der ersten Großseite des Warmbands und wenigstens eine bezüglich einer Bandlaufrichtung des Warmbands zwischen der einlaufseitigen Umlenkrolle und der auslaufseitigen Umlenkrolle angeordnete, gegen eine der ersten Großseite des Warmbands gegenüberliegende zweite Großseite des Warmbands anstellbare, als Planheitsmessrolle dienende mittlere Umlenkrolle. Zudem betrifft die Erfindung eine Warmwalzanlage mit wenigstens einer Planheitsmessvorrichtung.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Planheitsmessvorrichtung zum Messen einer Planheit eines Warmbands innerhalb einer Warmwalzanlage, wobei die Planheitsmessvorrichtung wenigstens eine einlaufseitige Umlenkrolle zum Kontaktieren einer ersten Großseite des Warmbands, wenigstens eine auslaufseitige Umlenkrolle zum Kontaktieren der ersten Großseite des Warmbands und wenigstens eine bezüglich einer Bandlaufrichtung des Warmbands zwischen der einlaufseitigen Umlenkrolle und der auslaufseitigen Umlenkrolle angeordnete, gegen eine der ersten Großseite des Warmbands gegenüberliegende zweite Großseite des Warmbands anstellbare, als Planheitsmessrolle dienende mittlere Umlenkrolle aufweist.

Wird ein Metallband in einer Anlage über eine längere Strecke geführt, ist es von besonderer Bedeutung, dass Verfahren und/oder Vorrichtungen vorhanden sind, die es erlauben, den Bandlauf des Metallbands zu kontrollieren. Diese Verfahren und/oder Vorrichtungen beeinflussen den Bandlauf derart, dass ein seitliches Verlaufen des Metallbands verhindert wird. Würde das seitliche Verlaufen nicht verhindert, würde das Metallband an seitliche Begrenzungen der Anlage anstoßen und beschädigt werden. Im schlimmsten Fall führt dies zu einer Störung des Prozesses bis hin zu einem Bandriss, der in solch einem, oftmals kontinuierlichen, Prozess als schwere Havarie anzusehen ist, was erhebliche Kosten verursacht.

Bei einer Planheitsmessung in einer Warmwalzanlage für Stahl ist eine mögliche Position für die dazu verwendete Messvorrichtung zwischen der Kühlstrecke und einer Treiberrolle der Warmwalzanlage. Da zur Planheitsmessung eine Umschlingung einer Planheitsmessrolle notwendig ist, die dabei das Metallband umlenkt und somit auch als Umlenkrolle im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet werden kann, muss die Messrolle in das Metallband eingetaucht werden. Sobald die Messrolle in das Metallband eingetaucht ist, entsteht eine Konfiguration aus drei Umlenkrollen, nämlich einer einlaufseitigen Rollgangsrolle als Umlenkrolle, der Messrolle als Umlenkrolle und der auslaufseitigen Rollgangsrolle als Umlenkrolle.

Diese Konfiguration führt zu einem großen Risiko eines Bandverlaufens. Insbesondere neigen Metallbänder mit geringer Banddicke zu einem instabilen Bandverlauf in seitlicher Richtung. Eine Planheitsmessung mittels einer Messrolle ist in diesen Fällen praktisch nicht mehr möglich. Der Verschleiß an Seitenführungen der Anlage wird erheblich vergrößert, die Wickelqualität von Bandcoils wird signifikant verschlechtert und die Gefahr von Hochgehern bzw. Bandrissen wird erhöht. Durch das seitlich Verlaufen des Metallbands entsteht zudem eine Spannungsverzerrung, die eine Störung der Planheitsmessung verursacht. Diese Störung macht es unmöglich, einen linearen Planheitsfehler zu messen.

Von kontinuierlichen Prozessen zur Behandlung von Metallbändern, wie beispielsweise in Durchlaufglühöfen und Verzinkungslinien, sind bombierte Umlenkrollen und auf Schwenkrahmen montierte Umlenkrollen bekannt. Die bombierten Umlenkrollen führen aufgrund der durch die Bombierung erzeugten Zugspannungsumverteilung zu einem zentrierenden Effekt. Die Schwenkrahmen werden durch eine Regelung gesteuert, die auf einer gemessenen Bandmittenposition beruht. Beim Kaltwalzen von längsgespaltenem Warmband entsteht das Problem, dass aufgrund des konusförmigen Bundaufbaus das Warmband ebenfalls eine starke Tendenz zum seitlichen Verlaufen zeigt. Dieser Störung des Walzprozesses wird durch ein Verschwenken der unmittelbar vor einem Haspel angeordneten Umlenkrolle begegnet. Durch diese Maßnahme kann das Band wieder in einen zentrierten Bandlauf gebracht werden.

Bei der Anwendung dieser bekannten Verfahren wird davon ausgegangen, dass die Bänder dauerhaft unter Bandzug stehen. Die gänzlich andere Einspannsituation beim Warmwalzen weist lange Strecken auf, bei denen das Band ohne oder nur mit geringem Bandzug einer Führung unterliegt. Diese Einspannsituation gegenüber einer beim Kaltwalzen üblichen Umlenkrolle verlangt nach Vorrichtungen und Verfahren, die bei einer dreifachen Umlenkung das Band steuern können. Zudem versagen aufgrund der wesentlich größeren Einspannlängen zwischen dem letzten Walzgerüst und der Planheitsmessrolle, und der damit verbundenen großen Totzeit, die herkömmlichen Regelungsverfahren.

Unter dem Link https://www.emg-automation.com/automation/bandlaufregelungen / sind Informationen zu einer Bandlaufregelung beim Auf- und Abhaspeln eines Metallbands sowie in Endlosanlagen auf Basis von optischer Bandmittenmessung abrufbar. Jedoch sind die hierzu eingesetzten Mittel für die Anwendung in einem Rollgang einer Warmwalzstraße nicht anwendbar. Zudem weisen solche Mittel auch keine Möglichkeit auf, eine Störung einer Planheitsmessung zu kompensieren.

JP 2012 206 132 A offenbart eine Walzanlage mit Walzen, die ein Walzmaterial walzen, einer Wickelrolle, die stromabwärts der Walzen angeordnet ist und das gewalzte Material aufwickelt, und einer Ablenkwalze, die eine Vorschubrichtung des Walzmaterials ändert, das von den Walzen gewalzt worden ist, um es zur Wickelrolle zu führen. Beim Durchführen des Walzens unter Verwendung der Walzanlage wird ein Zustand eines Oberflächenfehlers erfasst, der in dem auf die Wickelrolle gewickelten Walzmaterial erzeugt worden ist. Ein Ende der Ablenkwalze wird basierend auf dem erfassten Zustand des Oberflächenfehlers in eine Richtung senkrecht zur Mittelachse der Ablenkwalze bewegt, so dass die Erzeugung des Oberflächenfehlers unterdrückt werden kann.

EP 3 097 990 A1 offenbart eine Kaltwalzeinrichtung, die ein sequenziell übertragenes Stahlblech unter Verwendung einer Heizvorrichtung erhitzt und das Stahlblech nach dem Erhitzen durch Verwendung eines Kaltwalzwerks sequenziell kaltwalzt. Die Kaltwalzeinrichtung weist eine Mäanderbewegungs-Korrekturvorrichtung auf, die an einer ström aufwärtigen Seite der Heizvorrichtung in einer Übertragungsrichtung des Stahlblechs angeordnet und konfiguriert ist, um eine Mäanderbewegung des zu der Heizvorrichtung hin übertragenen Stahlblechs zu korrigieren. Zudem weist die Kaltwalzeinrichtung eine Mäanderbewegungs- Unterdrückungsvorrichtung auf, die zwischen der Heizvorrichtung und dem Kaltwalzwerk angeordnet und konfiguriert ist, um eine Mäanderbewegung des Stahlblechs, die dem Kaltwalzen des Stahlblechs durch die Verwendung des Kaltwalzwerks zugeordnet ist, zu unterdrücken. Ferner weist die Kaltwalzeinrichtung eine Steuerung auf, die konfiguriert ist, die Mäanderbewegungs-Korrekturvorrichtung zu steuern, um einen Mäanderbewegungs-Korrekturbetrieb durchzuführen, um die Mäanderbewegung des Stahlblechs, das zu der Heizvorrichtung hin übertragen wird, zu korrigieren. Zudem ist die Steuerung eingerichtet, die Mäanderbewegungs- Unterdrückungsvorrichtung zu steuern, um einen Mäanderbewegungs- Unterdrückungsbetrieb durchzuführen, um die Mäanderbewegung des Stahlblechs, die dem Kaltwalzen des Stahlblechs zugeordnet ist, zu unterdrücken. Die Steuerung steuert die Mäanderbewegungs-Unterdrückungsvorrichtung, um den Mäanderbewegungs-Unterdrückungsbetrieb in einem Zeittakt durchzuführen, wenn die Steuerung die Mäanderbewegungs-Korrekturvorrichtung steuert, um den Mäanderbewegungs-Korrekturbetrieb durchzuführen.

DE 195 24 729 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Walzen von Bändern, die über ihre Breite eine ungleichförmige Dicken- und/oder Längenverteilung aufweisen. Die Vorrichtung weist mindestens eine auf der Einlauf- und/oder Auslaufseite des Walzwerks angeordnete, in ihrer Stellung relativ zum Band verschwenkbare Steuerrolle, Mittel zum Erfassen der Zugspannungsverteilung über die Breite des Bands und eine Regeleinrichtung auf, die aus der erfassten Zugspannungsverteilung Stellsignale für Stelleinrichtungen zum Verschwenken der Steuerrolle ermittelt.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein seitliches Verlaufen eines Warmbands in einer Warmwalzanlage während einer Planheitsmessung an dem Warmband zu verhindern.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in der nachfolgenden Beschreibung, den abhängigen Patentansprüchen und den Figuren wiedergegeben, wobei diese Ausgestaltungen jeweils für sich genommen oder in Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander einen weiterbildenden, insbesondere auch bevorzugten oder vorteilhaften Aspekt der Erfindung darstellen können. Ausgestaltungen der Planheitsmessvorrichtung können dabei Ausgestaltungen des Verfahrens entsprechen, und umgekehrt, selbst wenn im Folgenden hierauf im Einzelfall nicht explizit hingewiesen wird.

Eine erfindungsgemäße Planheitsmessvorrichtung zum Messen einer Planheit eines Warmbands innerhalb einer Warmwalzanlage weist wenigstens eine einlaufseitige Umlenkrolle zum Kontaktieren einer ersten Großseite des Warmbands, wenigstens eine auslaufseitige Umlenkrolle zum Kontaktieren der ersten Großseite des Warmbands, wenigstens eine bezüglich einer Bandlaufrichtung des Warmbands zwischen der einlaufseitigen Umlenkrolle und der auslaufseitigen Umlenkrolle angeordnete, gegen eine der ersten Großseite des Warmbands gegenüberliegende zweite Großseite des Warmbands anstellbare, als Planheitsmessrolle dienende mittlere Umlenkrolle, wenigstens eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Istlage des Warmbands und wenigstens eine mit der Erfassungseinrichtung und wenigstens einer der Umlenkrollen verbundene Verstelleinrichtung auf, die eingerichtet ist, einen Winkel zwischen einer Längsmittelachse der jeweilig mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle und einer quer zu den Umlenkrollen verlaufenden Längsachse der Planheitsmessvorrichtung in Abhängigkeit von einer Abweichung der Istlage des Warmbands von einer vorgegebenen Solllage des Warmbands zu variieren.

Die Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Istlage des Warmbands kann nah an der mittleren Umlenkrolle angeordnet sein. Insbesondere kann die Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Istlage des Warmbands vor oder nach der mittleren Umlenkrolle angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Istlage des Warmbands unmittelbar an der mittleren Umlenkrolle angeordnet. Bevorzugt ist die Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Istlage des Warmbands nicht weiter als 1m entfernt von der mittleren Umlenkrolle angeordnet. Die Erfassungseinrichtung kann eingerichtet sein, die Lage des Warmbands aus Messwerten der Planheitsmessung und/oder aus Zugmesssignalen von unter Lagern einer der Umlenkrollen angeordneten Kraftmessdosen zu ermitteln.

Aufgrund einer großen eingespannten Länge des Warmbands zwischen einer Planheitsmessvorrichtung und einer Fertigstraße einer Warmwalzanlage wird der Bandlauf beim Eintauchen der als Planheitsmessrolle verwendeten mittleren Umlenkrolle sehr instabil, so dass es leicht zu einem seitlichen Verlaufen des Warmbands kommen könnte. Dies kann mit der erfindungsgemäßen Planheitsmessvorrichtung zuverlässig verhindert werden, indem der Bandlauf durch das Variieren des Winkels zwischen der Längsmittelachse der jeweilig mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung in Abhängigkeit von der momentanen Abweichung der Istlage des Warmbands von einer vorgegebenen Solllage des Warmbands beeinflusst bzw. korrigiert wird. Durch die Anwendung der Erfindung ist insbesondere ein Kontrollieren der Bandmittenlage bei der Planheitsmessung im Auslaufrollgang einer Warmwalzanlage erst möglich. Ohne die Erfindung würden die Warmbänder während des Planheitsmessvorgangs so stark seitlich verlaufen, dass der Vorgang abgebrochen werden müsste. Dieses Problem tritt besonders im Fall von Warmbändern mit geringer Banddicke auf. Diese Warmbänder sind jedoch besonders interessant für die Planheitsmessung.

Bei der Planheitsmessung kann beispielsweise eine Zugspannungsverteilung in dem Warmband gemessen werden.

Die einlaufseitige Umlenkrolle zum Kontaktieren der ersten Großseite, beispielsweise der Unterseite, d. h. der unteren Breitseite, des Warmbands kann insbesondere eine Rolle eines Rollgangs sein, über den das gewalzte Warmband der Planheitsmessvorrichtung zuführbar ist. Umgekehrt meint deshalb der Begriff „obere Breitseite“ die gegenüberliegende Großseite, d. h. die obere Breitseite, des Warmbands.

Die auslaufseitige Umlenkrolle zum Kontaktieren der ersten Großseite, beispielsweise der Unterseite, des Warmbands kann insbesondere eine

Rollgangrolle eines Rollgangs sein, über den das mit der

Planheitsmessvorrichtung vermessene Warmband einem Treibrollenaggregat der Warmwalzanlage vor einem Haspel der Warmwalzanlage zuführbar ist.

Die mittlere Umlenkrolle dient als Planheitsmessrolle. Die mittlere Umlenkrolle ist insbesondere in einer Draufsicht auf eine der Großseiten des Warmbands bezüglich der Bandlaufrichtung des Warmbands zwischen der einlaufseitigen Umlenkrolle und der auslaufseitigen Umlenkrolle angeordnet. Um eine Planheitsmessung durchführen zu können, ist die mittlere Umlenkrolle gegen die der ersten Großseite des Warmbands gegenüberliegende zweite Großseite, beispielsweise Oberseite, des Warmbands anstellbar. Hierzu ist die mittlere Umlenkrolle mit einer Aktorik zum Anstellen der mittleren Umlenkrolle und einer Auswertungselektronik zum Auswerten von mechanischen Belastungen der mittleren Auswertungselektronik verbunden.

Die Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Istlage des Warmbands kann beispielsweise wenigstens einen optischen Sensor, beispielsweise eine Kamera, aufweisen. Zudem kann die Erfassungseinrichtung eine Auswertungselektronik zum Verarbeiten von Signalen des optischen Sensors aufweisen. Die Erfassungseinrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, als einlaufseitige Istlage des Warmbands eine Istlage einer Bandmitte des Warmbands zu erfassen.

Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise allein mit der einlaufseitigen Umlenkrolle verbunden sein, um die Lage dieser Umlenkrolle erfindungsgemäß variieren zu können, wodurch eine erfindungsgemäße Steuerung und/oder Regelung der Istlage bzw. Bandmittenlage des Warmbands erfolgen kann. Mittels der Verstellvorrichtung kann die einlaufseitige Umlenkrolle beispielsweise in einer horizontalen Ebene verschwenkt werden, um den Winkel zwischen der Längsmittelachse der einlaufseitigen Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung erfindungsgemäß variieren zu können. Die Variation des Winkels zwischen der Längsmittelachse der einlaufseitigen Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung kann einer Variation eines Winkels zwischen der Längsmittelachse der Umlenkrolle und einer Längsachse der Warmwalzanlage entsprechen, wobei die Längsachse der Warmwalzanlage durch zwei Punkte definiert wird, nämlich die Mitte eines Walzspalts des letzten Walzgerüsts der Fertigstraße und die Mitte eines Klemmspalts des Treibrollenaggregats vor dem Haspel. Der Winkels zwischen der Längsmittelachse der einlaufseitigen Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung kann beispielsweise in einem Bereich von +/- 10 mm/m, bevorzugt in einem Bereich von +/- 15 mm/m, besonders bevorzugt in einem Bereich von +/- 50 mm/m, liegen.

Alternativ kann die Verstelleinrichtung allein mit der auslaufseitigen Umlenkrolle oder der mittleren Umlenkrolle verbunden sein, um die jeweilige Umlenkrolle zur Steuerung und/oder Regelung des Bandlaufs erfindungsgemäß verlagern zu können. Alternativ kann die Verstelleinrichtung mit zwei der Umlenkrollen oder mit allen Umlenkrollen verbunden sein, um die Umlenkrollen zur Steuerung und/oder Regelung des Bandlaufs erfindungsgemäß verlagern zu können. Zur Ausführung der Verlagerung von zwei oder mehr Umlenkrollen können diese mittels eines gemeinsamen Aktors der Verstelleinrichtung oder mit separaten bzw. eigenen Aktoren der Verstelleinrichtung individuell verlagert werden.

Der erfindungsgemäß variierbare Winkel der jeweiligen verlagerbaren bzw. schwenkbaren Umlenkrolle ist zwischen der quer zu der Bandlaufrichtung ausgerichteten Längsmittelachse der jeweiligen Umlenkrolle und der quer zu den Umlenkrollen verlaufenden Längsachse der Planheitsmessvorrichtung gegeben, wobei die Längsachse der Planheitsmessvorrichtung identisch mit der Längsachse der Warmwalzanlage sein kann. Der Winkel kann insbesondere in einer horizontalen Ebene liegen.

Die Verstelleinrichtung kann wenigstens einen Regler aufweisen, mittels dem der Winkel zwischen der Längsmittelachse der jeweiligen Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung in Abhängigkeit von der Abweichung der Istlage des Warmbands von der vorgegebenen Solllage des Warmbands variierbar ist. Der Regler kann einen Mittenregler aufweisen, der eingerichtet ist, aus der Abweichung der Istlage des Warmbands von der vorgegebenen Solllage des Warmbands bzw. einer entsprechenden Differenz aus der Istlage des Warmbands und der vorgegebenen Solllage des Warmbands einen Sollwert für eine Schwenklage der jeweiligen Umlenkrolle zu ermitteln, durch dessen Anwendung der Bandlauf des Warmbands korrigierbar ist. Der Mittenregler kann als PI-Regler ausgeführt sein.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verstelleinrichtung eingerichtet, eine Istlage der jeweilig mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle zu ermitteln, aus der Abweichung der Istlage des Warmbands von der vorgegebenen Solllage des Warmbands eine Solllage dieser Umlenkrolle zu ermitteln und einen Sollverstellgeschwindigkeitswert zum Verstellen des Winkels zwischen der Längsmittelachse dieser Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung in Abhängigkeit von einer Abweichung der Istlage dieser Umlenkrolle von der Solllage dieser Umlenkrolle zu ermitteln. Hierdurch kann die Verstellgeschwindigkeit, mit der die jeweilige Umlenkrolle verschwenkt wird, schnell und individuell an die momentane Situation hinsichtlich des Bandlaufs angepasst werden. Hierzu kann die Verstelleinrichtung einen Schwenkregler aufweisen, der eingerichtet ist, aus der Abweichung der Istlage der jeweilig mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle von der Solllage dieser Umlenkrolle bzw. einer entsprechenden Differenz aus der Istlage dieser Umlenkrolle und der Solllage dieser Umlenkrolle einen Verstellgeschwindigkeitswert zu ermitteln, durch die der Bandlauf des Warmbands korrigierbar ist. Der Schwenkregler kann als reiner P-Regler ausgeführt sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verstelleinrichtung eingerichtet, eine Geschwindigkeit einer Seitwärtsbewegung des Warmbands zu ermitteln und den Sollverstellgeschwindigkeitswert in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Seitwärtsbewegung des Warmbands zu ermitteln. Hierzu kann die Verstelleinrichtung einen Differenzialregler aufweisen, der eingerichtet ist, aus der Geschwindigkeit der einlaufseitigen Seitwärtsbewegung des Warmbands einen Zusatzwert für die Schwenkgeschwindigkeit der mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle zu ermitteln, wobei dieser Zusatzwert und der von dem Schwenkregler ermittelten Verstellgeschwindigkeit aufaddiert werden kann, um den Sollverstellgeschwindigkeitswert zur Ansteuerung eines Aktors der Verstelleinrichtung zu erzeugen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verstelleinrichtung eingerichtet, die jeweilig mit der Verstelleinrichtung verbundene Umlenkrolle und/oder wenigstens eine andere mit der Verstelleinrichtung verbundene Umlenkrolle in einer Ebene zu verschwenken, die senkrecht zu der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung angeordnet ist, und das Verschwenken der jeweiligen Umlenkrolle in der Ebene in Abhängigkeit eines Winkelwerts durchzuführen, um den der Winkel zwischen der Längsmittelachse der jeweiligen Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung mittels der Verstelleinrichtung variierbar ist. Wenn beispielsweise die einlaufseitige Umlenkrolle zur Bandlaufkontrollierung um einen Winkel zwischen der Längsmittelachse dieser Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung variiert wird, entstehen durch die relativ geringe Entfernung dieser Umlenkrolle von der mittleren Umlenkrolle Beeinträchtigungen der Planheitsmessung durch eine Änderung der Geometrie der Einspannung des Warmbands in die Planheitsmessvorrichtung. Um eine solche Störung kompensieren zu können, wird die Umlenkrolle und/oder wenigstens eine weitere Umlenkrolle derart in der senkrecht zu der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung angeordneten, beispielsweise vertikalen, Ebene verschwenkt bzw. verlagert, dass die Änderung der Geometrie der Einspannung des Warmbands in die Planheitsmessvorrichtung ausgeglichen wird.

Hierzu kann mittels der Verstelleinrichtung eine Längendifferenz AZ zwischen den Bandkanten des Warmbands aufgrund eines Schwenkbetrags SB der Umlenkrolle ermittelt werden, deren Längsmittelachse um einen Winkel zwischen der Längsmittelachse dieser Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung variiert wird. Dabei kann für die Längendifferenz AZ der Ausdruck AZ = f(SB, Geometrie) gelten, wobei also die Längendifferenz AZ eine Funktion des Schwenkbetrags SB und der Einspanngeometrie ist. Auf Basis dieser Längendifferenz kann mittels der Verstelleinrichtung ein Schwenkbetrag SM der zur Kompensation der Änderung der Einspanngeometrie verwendeten Umlenkrolle in vertikaler Richtung ermittelt werden, der zu einer Minimierung der Störung durch die horizontale Schwenkbewegung der Umlenkrolle führt, deren Längsmittelachse um den Winkel zwischen der Längsmittelachse dieser Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung variiert wird. Dabei kann für den Schwenkbetrag SM der Ausdruck SM = (AZ = 0, Geometrie) gelten, wobei also der Schwenkbetrag SM eine Funktion der Längendifferenz AZ und der Einspanngeometrie ist. Dieser Schwenkbetrag SM kann direkt oder über eine Rampe an einen Aktor der Verstelleinrichtung übergeben und eingestellt werden. Die Berechnung des Schwenkbetrags SM kann hierbei auch direkt erfolgen, wobei SM = f(SB, Geometrie) gelten kann, also der Schwenkbetrag SM eine Funktion des Schwenkbetrags SB und der Einspanngeometrie sein kann. Der Zusammenhang zwischen dem Schwenkbetrag SM und dem Schwenkbetrag SB kann dergestalt hergestellt werden, dass die eingespannte Länge des Warmbands über die gesamte Planheitsmessvorrichtung an einer bedienseitigen Bandkante gleich derjenigen an der Antriebsseite ist. Zur Verbesserung der online-Fähigkeit bzw. zur Vereinfachung der Nutzung der Kompensation in einem online-System kann die Berechnung des Zusammenhangs des Schwenkbetrag SM mit dem Schwenkbetrags SB offline erfolgen und der Zusammenhang in Form einer Tabelle in der Verstelleinrichtung gespeichert sein. Die Schwenkbewegung zur Kompensation der Änderung der Geometrie der Einspannung des Warmbands in die Planheitsmessvorrichtung kann allein mit der einlaufseitigen Umlenkrolle, der auslaufseitigen Umlenkrolle oder der mittleren Umlenkrolle erfolgen. Alternativ kann diese Kompensation unter Verwendung von zwei der Umlenkrollen oder mit allen Umlenkrollen erfolgen. Zur Ausführung der Verlagerung von zwei oder mehr Umlenkrollen können diese mittels eines gemeinsamen Aktors der Verstelleinrichtung oder mit separaten bzw. eigenen Aktoren der Verstelleinrichtung individuell verlagert werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die jeweilig mit der Verstelleinrichtung verbundene Umlenkrolle um eine senkrecht zu einem einlaufenden Bandabschnitt des Warmbands verlaufende Drehachse verlagerbar angeordnet, wobei die Drehachse durch eine Mitte der jeweilig mit der Verstelleinrichtung verbundene Umlenkrolle oder bezüglich der Längsachse dieser Umlenkrolle versetzt zu der Mitte dieser Umlenkrolle angeordnet ist. Insbesondere kann die Drehachse in der Mitte der jeweiligen Umlenkrolle oder zu der Bedienseite oder der Antriebseite versetzt angeordnet sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Verstelleinrichtung wenigstens einen mit der jeweilig mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle verbundenen elektromechanischen Antrieb, beispielsweise Spindelantrieb, oder wenigstens einen mit dieser Umlenkrolle verbundenen hydraulischen Stellzylinder auf.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Planheitsmessvorrichtung wenigstens einen Halterahmen auf, an dem die einlaufseitige Umlenkrolle, die auslaufseitige Umlenkrolle und/oder die mittlere Umlenkrolle drehbar gelagert sind bzw. ist, wobei die Verstelleinrichtung über den Halterahmen mit der jeweiligen Umlenkrolle verbunden ist und der Halterahmen gemeinsam mit der jeweilig damit verbundenen Umlenkrolle verlagerbar ist. An dem Halterahmen können auch zwei der Umlenkrollen oder alle Umlenkrollen gelagert sein, um diese Umlenkrollen zur Optimierung der Planheitsmessung gemeinsam verlagern zu können.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist wenigstens eine Umlenkrolle eine Ballenoberfläche mit erhöhter Rauheit auf. Hierdurch kann die Steuerwirkung der jeweiligen Umlenkrolle auf den Bandlauf verbessert werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist wenigstens eine

Umlenkrolle eine verschleißhemmende Ballenbeschichtung auf. Die Ballenbeschichtung kann beispielsweise eine keramische Beschichtung, wie etwa eine Wolfram-Karbid-Beschichtung, sein.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften ist die Erfassungseinrichtung derart angeordnet und eingerichtet, eine einlaufseitige Istlage des Warmbands oder eine auslaufseitige Istlage des Warmbands zu erfassen. Unter einer einlaufseitigen Istlage des Warmbands ist eine Istlage des Warmbands zu verstehen, bevor das in die Planheitsmessvorrichtung einlaufende Warmband in Kontakt mit der einlaufseitigen Umlenkrolle kommt. Unter einer auslaufseitigen Istlage des Warmbands eine Istlage des Warmbands zu verstehen, nachdem das aus der Planheitsmessvorrichtung auslaufende Warmband mittels der auslaufseitigen Umlenkrolle umgelenkt worden ist.

Eine erfindungsgemäße Warmwalzanlage weist wenigstens eine Planheitsmessvorrichtung nach einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander auf. Mit der Warmwalzanlage sind die oben mit Bezug auf die Planheitsmessvorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden.

Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Planheitsmessvorrichtung zum Messen einer Planheit eines Warmbands innerhalb einer Warmwalzanlage, wobei die Planheitsmessvorrichtung wenigstens eine einlaufseitige Umlenkrolle zum Kontaktieren einer ersten Großseite des Warmbands, wenigstens eine auslaufseitige Umlenkrolle zum Kontaktieren der ersten Großseite des Warmbands und wenigstens eine bezüglich einer Bandlaufrichtung des Warmbands zwischen der einlaufseitigen Umlenkrolle und der auslaufseitigen Umlenkrolle angeordnete, gegen eine der ersten Großseite des Warmbands gegenüberliegende zweite Großseite des Warmbands anstellbare, als Planheitsmessrolle dienende mittlere Umlenkrolle aufweist, wird eine Istlage des Warmbands erfasst und ein Winkel zwischen einer Längsmittelachse von wenigstens einer Umlenkrolle und einer quer zu den Umlenkrollen verlaufenden Längsachse der Planheitsmessvorrichtung in Abhängigkeit von einer Abweichung der Istlage des Warmbands von einer vorgegebenen Solllage des Warmbands variiert.

Mit dem Verfahren sind die oben mit Bezug auf die Planheitsmessvorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann die Planheitsmessvorrichtung nach einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Istlage der Umlenkrolle, deren Lage entsprechend variierbar ist, ermittelt, aus der Abweichung der Istlage des Warmbands von der vorgegebenen Solllage des Warmbands eine Solllage dieser Umlenkrolle ermittelt und ein Sollverstellgeschwindigkeitswert zum Verstellen des Winkels zwischen der Längsmittelachse dieser Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung in Abhängigkeit von einer Abweichung der Istlage dieser Umlenkrolle von der Solllage dieser Umlenkrolle ermittelt. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Planheitsmessvorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird eine Geschwindigkeit einer Seitwärtsbewegung des Warmbands ermittelt und der Sollverstellgeschwindigkeitswert in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Seitwärtsbewegung des Warmbands ermittelt. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Planheitsmessvorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Umlenkrolle, deren Lage entsprechend variierbar ist, oder wenigstens eine andere Umlenkrolle in einer Ebene verschwenkt, die senkrecht zu der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung angeordnet ist, wobei das Verschwenken der jeweiligen Umlenkrolle in der Ebene in Abhängigkeit eines Winkelwerts durchgeführt, um den der Winkel zwischen der Längsmittelachse der jeweiligen Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung variierbar ist. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung der Planheitsmessvorrichtung genannten Vorteile entsprechend verbunden.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend erläuterten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in Kombination von wenigstens zwei dieser Merkmale miteinander einen vorteilhaften oder weiterbildenden Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:

Figur 1A:eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Planheitsmessvorrichtung;

Figur 1 B:eine schematische Seitenansicht der in Figur 1A gezeigten Planheitsmessvorrichtung; und

Figur 2: ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Verfahren.

In den Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen versehen. Eine wiederholte Beschreibung dieser Bauteile kann weggelassen sein.

Figur 1A zeigt eine schematische Draufsicht eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Planheitsmessvorrichtung 1 zum Messen einer Planheit eines Warmbands 2 innerhalb einer nicht gezeigten Warmwalzanlage. Die Planheitsmessvorrichtung 1 weist eine einlaufseitige Umlenkrolle 3 zum Kontaktieren einer ersten Großseite in Form einer Unterseite des Warmbands 2 auf. Die einlaufseitige Umlenkrolle 3 ist ein Teil eines einlaufseitigen Rollgangs, von dem zwei weitere Führungsrollen 4 gezeigt sind. Die einlaufseitige Umlenkrolle 3 kann eine Ballenoberfläche mit erhöhter Rauheit aufweisen. Zudem kann die einlaufseitige Umlenkrolle 3 eine nicht gezeigte verschleißhemmende Ballenbeschichtung aufweisen.

Zudem weist die Planheitsmessvorrichtung 1 eine auslaufseitige Umlenkrolle 5 zum Kontaktieren der ersten Großseite in Form der Unterseite des Warmbands 2 auf. Die auslaufseitige Umlenkrolle 5 ist ein Teil eines auslaufseitigen Rollgangs, von dem eine weitere Führungsrolle 4 gezeigt ist. Die auslaufseitige Umlenkrolle 5 kann eine Ballenoberfläche mit erhöhter Rauheit aufweisen. Zudem kann die auslaufseitige Umlenkrolle 5 eine nicht gezeigte verschleißhemmende Ballenbeschichtung aufweisen.

Des Weiteren weist die Planheitsmessvorrichtung 1 eine bezüglich einer Bandlaufrichtung 6 des Warmbands 2 zwischen der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 und der auslaufseitigen Umlenkrolle 5 angeordnete, gegen eine der ersten Großseite des Warmbands 2 gegenüberliegende zweite Großseite in Form einer Oberseite des Warmbands 2 anstellbare mittlere Umlenkrolle 7 auf. Die mittlere Umlenkrolle 7 dient als Planheitsmessrolle und kann eine Ballenoberfläche mit erhöhter Rauheit aufweisen. Zudem kann die mittlere Umlenkrolle 7 eine nicht gezeigte verschleißhemmende Ballenbeschichtung aufweisen.

Darüber hinaus weist die Planheitsmesseinrichtung 1 eine Erfassungseinrichtung 8 zum Erfassen einer Istlage des Warmbands 2 auf. Die Erfassungseinrichtung 8 kann wenigstens einen nicht gezeigten optischen Sensor, beispielsweise eine Kamera, aufweisen. Die Planheitsmessvorrichtung 1 weist zudem eine mit der Erfassungseinrichtung 8, der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 und der mittleren Umlenkrolle 7 verbundene Verstelleinrichtung 9 auf. Die Verstelleinrichtung 9 ist eingerichtet, einen Winkel a zwischen einer Längsmittelachse 10 der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 und einer quer zu den Umlenkrollen 3, 5 und 7 verlaufenden Längsachse 11 der Planheitsmessvorrichtung 1 in Abhängigkeit von einer Abweichung der Istlage des Warmbands 2 von einer vorgegebenen Solllage des Warmbands 2 zu variieren. Zur Erläuterung ist die einlaufseitige Umlenkrolle 3 in zwei Schwenkstellungen gezeigt, einmal in durchgezogenen Linien und einmal in gestrichelten Linien, wobei die horizontale Schwenkbarkeit der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 durch einen Doppelpfeil 12 angedeutet ist. Hierzu ist die einlaufseitige Umlenkrolle 3 um eine senkrecht zu einem der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 zugeführten Bandabschnitt des Warmbands 2 und senkrecht zur Zeichenebene verlaufende, nicht gezeigte Drehachse verlagerbar angeordnet, wobei die Drehachse bezüglich der Längsachse 10 der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 versetzt zu der Mitte der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 angeordnet ist. Die Verstelleinrichtung 9 weist einen mit der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 verbundenen, nicht gezeigten elektromechanischen Antrieb oder einen mit der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 verbundenen hydraulischen Stellzylinder auf.

Die Verstelleinrichtung 9 ist eingerichtet, eine Istlage der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 zu ermitteln, aus der Abweichung der Istlage des Warmbands 2 von der vorgegebenen Solllage des Warmbands 2 eine Solllage der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 zu ermitteln und einen Sollverstellgeschwindigkeitswert zum Verstellen des Winkels a zwischen der Längsmittelachse 10 der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 und der Längsachse 11 der Planheitsmessvorrichtung 1 in Abhängigkeit von einer Abweichung der Istlage der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 von der Solllage der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 zu ermitteln. Zudem ist die Verstelleinrichtung 9 eingerichtet, eine Geschwindigkeit einer Seitwärtsbewegung des Warmbands 2 zu ermitteln und den Sollverstellgeschwindigkeitswert in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Seitwärtsbewegung des Warmbands 2 zu ermitteln.

Die Verstelleinrichtung 9 ist des Weiteren eingerichtet, die mittlere Umlenkrolle 7 in einer Ebene zu verschwenken, die senkrecht zu der Längsachse 11 der Planheitsmessvorrichtung 1 und senkrecht auf der Zeichenebene angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Verstelleinrichtung 9 eingerichtet, das Verschwenken der mittleren Umlenkrolle 7 in der Ebene in Abhängigkeit eines Winkelwerts durchzuführen, um den der Winkel a zwischen der Längsmittelachse 10 der einlaufseitigen Umlenkrolle 3 und der Längsachse 11 der Planheitsmessvorrichtung 1 mittels der Verstelleinrichtung 9 variierbar ist.

Die Planheitsmessvorrichtung 1 kann einen nicht gezeigten Halterahmen aufweisen, an dem die einlaufseitige Umlenkrolle 3, die auslaufseitige Umlenkrolle 5 und/oder die mittlere Umlenkrolle 7 drehbar gelagert sind bzw. ist, wobei die Verstelleinrichtung 9 über den Halterahmen mit den jeweiligen Umlenkrollen 3, 5 bzw. 7 bzw. den Umlenkrollen 3, 5 bzw. 7 verbunden ist und der Halterahmen gemeinsam mit den damit verbundenen Umlenkrollen 3, 5 bzw. 7 verlagerbar ist.

Figur 1 B zeigt eine schematische Seitenansicht der in Figur 1A gezeigten Planheitsmessvorrichtung 1. Es ist die vertikale Schwenkbarkeit der mittleren Umlenkrolle 7 gezeigt, einmal in durchgezogenen Linien und einmal in gestrichelten Linien, wobei die vertikale Schwenkbarkeit der mittleren Umlenkrolle 7 durch einen Doppelpfeil 13 angedeutet ist.

Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Planheitsmessvorrichtung zum Messen einer Planheit eines Warmbands innerhalb einer Warmwalzanlage. Die Planheitsmessvorrichtung kann entsprechend dem in den Figuren 1A und 1 B gezeigten Ausführungsbeispiel ausgebildet sein. Zunächst wird eine Istlage List des Warmbands erfasst. Aus der Istlage List und einer vorgegebenen Solllage Lsoii des Warmbands wird mittels eines Subtrahierglieds D1 der Verstelleinrichtung eine Differenz gebildet, die einem Mittenregler M der Verstelleinrichtung der Planheitsmessvorrichtung zugeführt wird. Der Mittenregler M erzeugt in Abhängigkeit der Differenz eine Solllage Psou der mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle, die eine Optimierung des Bandlaufs des Warmbands bewirkt. Zudem wird eine Istlage Pist der mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle erfasst. Aus der Istlage Pist der Umlenkrolle und der Solllage Psou der Umlenkrolle wird mittels eines weiteren Subtrahierglieds D2 der Verstelleinrichtung eine weitere Differenz gebildet, die einem Schwenkregler S der Verstelleinrichtung der Planheitsmessvorrichtung zugeführt wird. Der Schwenkregler S erzeugt in Abhängigkeit der Differenz D2 einen Verstellgeschwindigkeitswert zum Verstellen des Winkels zwischen der Längsmittelachse der mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung. Die mittels des Subtrahierglieds D1 erzeugte Differenz wird zudem einem Differenzialregler D der Verstelleinrichtung zugeführt, der eine Geschwindigkeit einer Seitwärtsbewegung des Warmbands ermittelt und aus dieser Geschwindigkeit einen Zusatzwert für die Verstellgeschwindigkeit ermittelt. Der von dem Schwenkregler S erzeugte Verstellgeschwindigkeitswert und der von dem Differenzialregler D erzeugte Zusatzwert werden mittels eines Addierglieds A der Verstelleinrichtung addiert, woraus ein Sollverstellgeschwindigkeitswert Vsoii entsteht, der zur Ansteuerung von Aktoren der Verstelleinrichtung verwendet werden kann.

Folglich wird gemäß dem Verfahren ein Winkel zwischen einer Längsmittelachse der mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle und einer quer zu den Umlenkrollen verlaufenden Längsachse der Planheitsmessvorrichtung in Abhängigkeit von einer Abweichung der Istlage List des Warmbands von einer vorgegebenen Solllage Lsoii des Warmbands variiert. Dabei wird gemäß dem Verfahren eine Istlage Pist der mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle, deren Lage entsprechend variierbar ist, ermittelt, aus der Abweichung der Istlage List des Warmbands von der vorgegebenen Solllage Lsoii des Warmbands eine Solllage Psou der mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle ermittelt und ein Sollverstellgeschwindigkeitszusatzwert zum Verstellen des Winkels zwischen der Längsmittelachse der mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung in Abhängigkeit von einer Abweichung der Istlage Pist dieser Umlenkrolle von der Solllage Psou dieser Umlenkrolle ermittelt. Zudem wird gemäß dem Verfahren eine Geschwindigkeit einer Seitwärtsbewegung des Warmbands ermittelt und der Sollverstellgeschwindigkeitszusatzwert in Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Seitwärtsbewegung des Warmbands ermittelt.

Um eine Änderung der Geometrie der Einspannung des Warmbands in die Planheitsmessvorrichtung, die durch ein Verstellen der mit der Verstelleinrichtung verbundenen Umlenkrolle bewirkt wird, zu kompensieren, kann die Umlenkrolle, deren Lage entsprechend variierbar ist, oder eine andere Umlenkrolle der Planheitsmessvorrichtung in einer Ebene verschwenkt werden, die senkrecht zu der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung angeordnet ist. Das Verschwenken dieser Umlenkrolle in der Ebene kann in Abhängigkeit eines Winkelwerts durchgeführt werden, um den der Winkel zwischen der Längsmittelachse der Umlenkrolle, deren Verschwenkung die Geometrieänderung bewirkt hat, und der Längsachse der Planheitsmessvorrichtung variierbar ist.

Bezugszeichenliste

1 Planheitsmessvorrichtung

2 Warmband

3 einlaufseitige Umlenkrolle

4 Führungsrolle

5 auslaufseitige Umlenkrolle

6 Bandlaufrichtung

7 mittlere Umlenkrolle

8 Erfassungseinrichtung

9 Verstelleinrichtung

10 Längsmittelachse von 3

11 Längsachse von 1

12 Doppelpfeil (Schwenkbarkeit von 3)

13 Doppelpfeil (Schwenkbarkeit von 7)

A Addierglied

D Differenzialregler

D1 Subtrahierglied

D2 Subtrahierglied

List Istlage von 2

Lsoii Solllage von 2

M Mittenregler

Pist Istlage von 3, 5, 7

Psou Solllage von 3, 5, 7

S Schwenkregler

Vsoii Sollverstellgeschwindigkeitswert a Winkel zwischen 10 und 11