Nachfolgend werden weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung beispielhaft und mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 ein Walzgerüst in Verbindung mit einer Regelvorrichtung mit einem Prozessmodell,

2 eine schematische Darstellung des zum Identifizieren der Walzenexzentrizitäten verwendeten Beobachter-Prinzips,

3 die Ankopplung der Zugmessung an das Prozessmodell,

4 eine Einlaufdickenkompensation für die verwendeten Messwerte.

1 zeigt schematisch und beispielhaft ein Walzgerüst 1 einer Walzstrasse zum Walzen eines Walzgutes 10. Eine Walzstrasse zum Walzen eines Walzgutes 10 weist ein oder mehrere derartige Walzgerüste 1 auf. Vor oder nach einem Walzgerüst 1 kann ein weiteres Walzgerüst 1, eine Haspelvorrichtung, eine Kühlvorrichtung und/oder eine andere Vorrichtung, z.B. zur thermischen und/oder mechanischen Walzgutbeeinflussung und/oder eine Einrichtung zum Transport des Walzgutes 10 vorgesehen sein. Das Walzgut 10 ist vorzugsweise ein Band, ein Profil, ein Draht oder eine Bramme. Z.B. kann das Walzgut 10 ein Metallband, beispielsweise ein Stahlband, ein Buntmetallband oder ein Aluminiumband sein.

Ein Walzgerüst 1 weist mindestens eine obere Stützwalze 4 mit einem Radius R_O und mindestens eine untere Stützwalze 5 mit einem Radius R_U auf. Das gezeigte Walzgerüst 1 weist mindestens eine obere Arbeitswalze 2 und mindestens eine untere Arbeitswalze 3 auf, wobei der Durchmesser einer Arbeitswalze 2 bzw. 3 in der Regel kleiner ist als der Durchmesser einer Stützwalze 4 bzw. 5. Im gezeigten Beispiel ist zur Regelung der Anstellposition des Walzgerüsts 1 eine über ein Steuerventil 6 betätigbare hydraulische Anstellvorrichtung 7 vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein elektromechanisches Anstellsystem vorgesehen sein. Die Anstellvorrichtung 7 bzw. das nicht näher dargestellte Anstellsystem dienen zur Einstellung der Walzenanstellung s. Die hydraulische Anstellung stützt sich auf den Gerüstrahmen ab. Der elastische Gerüstrahmen ist symbolisch durch eine Feder mit der Federkonstanten C_G dargestellt.

Das Walzgerüst 1 wird von einen Walzgut 10 durchlaufen, wobei die Dicke des Walzgutes 10 beim Durchlaufen des Walzspalts unter Zuhilfenahme der Arbeitswalzen 2, 3 von der Einlaufdicke h_e auf die Auslaufdicke h_a verringert wird. Das Walzgut 10, den im Walzspalt eine äquivalent Materialfehler mit der Federkonstanten C_M zugeordnet wird, läuft mit der Einlaufgeschwindigkeit v_SE in den Walzspalt ein und verlässt den Walzspalt mit der Auslaufgeschwindigkeit v_SL.

Die Walzenexzentrizitäten der oberen Stützwalze 4 bzw. der unteren Stützwalze 5 können ihre Ursache in ungleichmäßiger Walzenabnutzung, Verformungen durch Wärmespannungen und/oder den Abweichungen der geometrischen Zylinderachse der Walzen von den betrieblich sich einstellenden Rotationsachsen haben. Die Walzenexzentrizitäten sind mit &Dgr;R_o bzw. &Dgr;R_u, d.h. als Abweichungen von den idealen Stützwalzenradien R_o bzw. R_u bezeichnet.

Die Messung der Walzendrehzahl n_o bzw. n_u der oberen bzw. der unteren Stützwalze 4 bzw. 5 dient zur Ermittlung der Grundschwingung der Walzenexzentrizitäten. Unter den vereinfachenden Voraussetzungen, dass sich die Ober- und Unterwalzen des Walzgerüsts 1 gleich schnell drehen, genügt es, die Drehzahl lediglich einer angetriebenen Walze, z.B. der unteren Arbeitswalze 3 mittels eines Drehzahlmessers 11 zu erfassen.

Sind, wie in den meisten Fällen, die Stützwalzen 4 und 5 die exzentrizitätsbehafteten Walzen, so wird in mindestens einer Umrechnungseinheit 14 bzw. 12 die gemessene Drehzahl der Arbeitswalze 2 bzw. 3 über das Verhältnis des Durchmessers der Arbeitswalze 2 bzw. 3 zum Durchmesser der Stützwalze 4 bzw. 5 in die Drehzahl n_o bzw. n_u der Stützwalze 4 bzw. 5 umgerechnet. Da in der Regel die Drehzahlen der oberen Walzen 4, 2 und der unteren Walzen 5, 3 aufgrund geringfügig verschiedener Durchmesser unterschiedlich sind, ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sowohl ein Drehzahlmesser 13 oberhalb des Walzgutes 10 als auch ein Drehzahlmesser 11 unterhalb des Walzgutes 10 mit jeweils nachgeordneter Umrechnungseinheit 14 bzw. 12 zur Erfassung der Drehzahl n_o bzw. n_u vorgesehen.

Die Walzenanstellung s wird mit einem Positionsaufnehmer 9 an der Anstellvorrichtung 7 bzw. am Anstellsystem gemessen. Die Walzenanstellung s wird einer Regelvorrichtung 18 zugeführt. Zur Walzenexzentrizitätsidentifizierung und Unterdrückung wird der Regelvorrichtung 18 mindestens eine Walzendrehzahl n_o oder n_u zugeführt. Des Weiteren ist eine Zugmessvorrichtung 8 zur Messung der Zugkraft F_Z vor dem Walzgerüst 1 vorgesehen. Die Zugmessvorrichtung 8 kann wie in 1 angedeutet, eine Messrolle zur Zugmessung aufweisen. Diese Messrolle kann vorzugsweise segmentiert ausgebildet sein. Die Zugmessvorrichtung 8 kann auch als berührungslos arbeitende Zugmessvorrichtung ausgebildet sein. Eine entsprechende Einrichtung zur berührungslosen Messung der Zugkraft F_Z in einem als Metallband ausgebildeten Walzgut ist beispielsweise in der DE 198 39 286 B4 beschrieben.

Zur Identifizierung und/oder Unterdrückung von Walzenexzentrizitäten weist die Regelvorrichtung 18 ein Prozessmodell 27 auf. Das Prozessmodell 27 basiert auf einem Beobachter und modelliert das Verhalten des Walzspaltes und der Walzen. Das Prozessmodell 27 wird dabei frequenzmäßig mit Hilfe der Walzgeschwindigkeit, d.h. z.B. mit Hilfe der ermittelten Walzendrehzahlen n_o bzw. n_u geführt. Der Zeitverlauf der zu modellierenden Störungen ist zwar periodisch, aber nicht rein sinusförmig. D.h. die zu modellierende Schwingung setzt sich aus einer Grundschwingung und mehreren Oberschwingungen zusammen.

Im Prozessmodell 27 werden den Exzentrizitätsfrequenzen zugeordnete sinusförmige Korrektursollwerte für ein Stellglied des Walzgerüstes 1 mit der passenden Phasenlage und Amplitude für die Position der Walzspaltregelung berechnet. Wie in 1 gezeigt können die Korrektursollwerte über eine Steuervorrichtung 19 und gegebenenfalls über ein Steuerventil 6 an die Anstellvorrichtung 7 bzw. an ein Anstellsystem gegeben werden. Durch die Verwendung der gemessenen Zugkraft F_Z kann die geforderte Banddicke, d.h. die Auslaufdicke h_a des Walzgutes 10 mit Hilfe der Regelvorrichtung 18 äußerst gleichmäßig eingestellt werden. Durch die Walzenexzentrizität &Dgr;R_o bzw. &Dgr;R_u bedingte Dickenabweichungen können derart vermieden werden.

Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, beispielsweise mittels eines Druckfühlers 15 die Walzkraft F_W zu messen und bei der Identifizierung und Unterdrückung von Walzenexzentrizitäten zu berücksichtigen.

Mittels eines Dickenmessgerätes 16 kann alternativ oder zusätzlich die Dicke des Walzgutes 10, beispielsweise die Auslaufdicke h_a, gemessen werden.

2 zeigt schematisch und beispielhaft die zur Identifizierung von Walzenexzentrizitäten verwendete Struktur gemäß dem Beobachter-Prinzip. Dabei wird ein Sollwert s* der Anstellposition sowohl einem realen Prozess 29, wie er z.B. in einem von einem Walzgut 10 durchlaufenen Walzgerüst 1 abläuft (siehe 1), als auch einem Beobachtermodul 30 zugeführt. Das Beobachtermodul 30 weist ein Prozessmodell 27 auf, mit Hilfe dessen Walzenexzentrizitäten identifiziert werden können und mit Hilfe dessen die identifizierten Walzenexzentrizitäten &Dgr;R_i für Kompensationszwecke bereitgestellt werden können. Unter zur Hilfenahme des Prozessmodells 27 kann vorzugsweise eine identifizierte Auslaufdicke h_ai ermittelt werden, welche zur Ermittlung eines Beobachterfehlers e mit der gemessenen Zugkraft F_Z verknüpft werden kann. Die gemessene Zugkraft F_Z wird dabei zunächst einem Modul 21 im Messkanal zugeführt, welches das Übertragungsverhalten von der Auslaufdicke bis zum Bandzug invers berücksichtigt. Mit Hilfe des Moduls 21 wird derart der Messwert der Zugkraft F_Z auf die Auslaufdicke umgerechnet und mit der, mit Hilfe des Prozessmodells 27 ermittelten, identifizierte Auslaufdicke h_ai verglichen. Die aus diesem Vergleich resultierende Differenz bildet den Beobachterfehler e. Die Zustände des Prozessmodells 27 werden unter Berücksichtigung des Beobachterfehlers e solange korrigiert, bis Messung und Modell zumindest weitestgehend übereinstimmen und der Beobachterfehler e hinreichend gering bzw. null ist. Dann stimmen auch die im Prozessmodell 27 identifizierten Walzenexzentrizitäten &Dgr;R_i mit den tatsächlich im Walzgerüst 1 (siehe 1) vorhandenen Walzenexzentrizitäten überein. Die vom Beobachtungsmodul 30 derart ermittelten identifizierten Walzenexzentrizitäten &Dgr;R_i ermöglichen eine äußerst zuverlässige und genaue Exzentrizitätskompensation.

Wie im in 3 gezeigten Beispiel dargestellt, kann mittels eines Umschalters 20 eine Auswahl dahingehend erfolgen, ob das Prozessmodell 27 die Auslaufdicke h_a, die Walzkraft F_W oder die Zugkraft F_Z bei der Identifizierung von Walzenexzentrizitäten berücksichtigen soll.

3 zeigt beispielhaft wie das Übertragungsverhalten von der Anstellposition bis zum Bandzug bei der Verwendung der Zugkraft F_Z zur Identifizierung und Unterdrückung von Walzenexzentrizitäten berücksichtigt werden kann. So ist im gezeigten Beispiel vorzugsweise im Messkanal ein Modul 21 vorgesehen, welches das Übertragungsverhalten von der Auslaufdicke bis zum Bandzug invers berücksichtigt. Vorzugsweise werden dabei die Messwerte der Zugkraft F_Z mit der entsprechenden Übertragungsfunktion H_Zug verknüpft. Dies kann beispielsweise durch Multiplikation mit einem Faktor erfolgen, welcher der inversen Übertragungsfunktion H_Zug entspricht. Zusätzlich kann eine Adaptionsschaltung vorgesehen sein, die die Abhängigkeit von der Bandgeschwindigkeit v_B berücksichtigt. Vorzugsweise wird der am Ausgang des Moduls 21 vorliegende Wert, der unter Zuhilfenahme der Zugkraft F_Z ermittelt wurde, dem Prozessmodell 27 zugeführt.

Wie auch dem in 2 dargestellten Beispiel entnehmbar ist, bildet das Prozessmodell 27 vorzugsweise das Verhalten des Prozesses 29 von der Anstellposition s bzw. von dem Sollwert s* der Anstellposition bis zur Auslaufdicke h_a nach. Soll alternativ oder zusätzlich zur Zugkraft F_Z die Walzkraft F_W im Prozessmodell 27 berücksichtigt werden, so ist es zweckmäßig ein Modul 28 im Messkanal der Walzkraft F_W vorzusehen, welches eine geeignete Übertragungscharakteristik aufweist.

4 zeigt ein Beispiel für die Verwendung einer Einlaufdickenkompensation in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Dabei ist ein Dickenmessgeber 17 vor dem Walzgerüst vorgesehen, mit Hilfe dessen eine gemessene Einlauf dicke h_em erfasst wird. Das gezeigte Einlaufdickenkompensationsmodul 22 weist ein Bandverfolgungsmodul 23 auf. Mit Hilfe des Bandverfolgungsmoduls 23 wird die gemessene Einlauf dicke h_em bis in das Walzgerüst 1 wegverfolgt. Unter Zuhilfenahme der Einlaufgeschwindigkeit v_SE wird eine wegverfolgte Einlauf dicke h_ev ermittelt. Das Bandverfolgungsmodul 23 arbeitet vorzugsweise modellbasiert.

Im gezeigten Beispiel weist das Einlaufdickenkompensationsmodul 22 mindestens ein Kompensationsmodell 24, 25, 26 auf, mit Hilfe dessen in Abhängigkeit von der verwendeten Messgröße m_E bzw. des entsprechenden Messwerts der Einfluss der Einlaufdicke h_e auf die Auslaufdicke h_a ermittelt wird. Da die Güte der Einlaufdickenkompensation wesentlich von dem oder den verwendeten Kompensationsmodellen 24, 25, 26 abhängt, sind im gezeigten Beispiel ein Kompensationsmodell 24 für die Verwendung der Auslaufdicke h_a als Messgröße m_E, ein Kompensationsmodell 25 für die Verwendung der Walzkraft F_W als Messgröße m_E und ein Kompensationsmodell 24 für die Verwendung der Zugkraft F_Z als Messgröße m_E vorgesehen. Das vom Einlaufdickenkompensationsmodul 22 gegebene Kompensationssignal wird mit dem entsprechenden Messwert der Messgröße m_E zur Bildung einer kompensierten Messgröße m_K verknüpft.

Ein wesentlicher der Erfindung zugrunde liegender Gedanke lässt sich wie folgt zusammenfassen:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten auf die Auslaufdicke h_a eines Walzgutes 10, welches ein Walzgerüst 1 durchläuft, wobei Walzenexzentrizitäten unter Verwendung eines Prozessmodells 27 identifiziert werden und bei der Ermittlung eines Korrektursignals für mindestens ein Stellglied, vorzugsweise ein Stellglied für die Anstellposition, des Walzgerüstes 1 berücksichtigt werden, wobei zur Identifizierung der Walzenexzentrizitäten dem Prozessmodell 27 die gemessene Zugkraft F_Z vor dem Walzgerüst 1 zugeführt wird. Erfindungsgemäß werden Zugkraftschwankungen zielgerichtet zur Reduktion der Auswirkungen periodischer Walzenexzentrizitäten auf das Walzgut 10 zurückgeführt, wohingegen alle anderen Schwankungsquellen ausgeschlossen werden. Das auf dem Beobachter-Prinzip basierende Prozessmodell 27 des Walzspaltes und der Walzen erzeugt, z.B. unter Zuhilfenahme der gemessenen Zugkraft F_Z, der Walzenanstellung s und der Walzengeschwindigkeit bzw. der Walzendrehzahl, zuverlässige Daten über die Walzenexzentrizitäten. Erfindungsgemäß werden vorgegebene Abmessungen des Walzguts 10 gleichmäßiger als bisher erreicht. Zugmessvorrichtungen 8 arbeiten im Vergleich zu Messvorrichtungen für die Dicke h_e bzw. h_a des Walzgutes 10 und im Vergleich zu Messvorrichtungen für die Walzkraft F_W sehr genau und dynamisch. Vorzugsweise werden die in der Zugkraftschwankung enthaltenen und von der Walzenexzentrizität verursachten periodischen Schwingungsanteile gezielt zur Reduktion der exzentrizitätsbedingten, ungewünschten Dickenveränderung im Walzgut 10 verwendet. Auf Schwankungsanteile mit anderen Frequenzen ungleich der Exzentrizitätsfrequenzen wird nicht reagiert.

Von der Einlauf dicke herrührende periodische Dickenschwankungen mit Frequenzen, die nahezu gleich den Exzentrizitätsfrequenzen sind, können die Identifikation der Walzenexzentrizitäten stören. Deshalb kann eine Einlaufdickenkompensation vorgesehen werden, welche den Einfluss der Einlaufdickenschwankungen auf die verwendete Messgröße m_E ermittelt und kompensiert und derart diese Art von Störung beseitigt.

Die in bekannten Regelkonzepten einer beispielsweise als Tandemstraße ausgebildeten Walzstrasse vorhandenen Zugregler können auf Grund ihrer eingeschränkten Dynamik nur bei geringer Walzgeschwindigkeit und nur an den vorderen Gerüsten der Tandemstrasse einen Teil der von den Exzentrizitäten verursachten Auswirkungen auf die Dicke vermeiden. Eine erfindungsgemäß ausgebildete Regelvorrichtung 18 zur Unterdrückung des Einflusses von Walzenexzentrizitäten, der die am Walzgut 10 gemessene Zugkraft F_Z zugeführt wird, kann an einem Walzgerüst 1 die Kompensation der Exzentrizitätsfrequenzen übernehmen und somit konventionelle Zugregler komplett entlasten.