Längen und Geschwindigkeit messen mit Laserpräzision

Mit dem Einsatz von Laser Surface Velocimetern für die Längen- und Geschwindigkeitsmessung optimiert die Alu-Industrie ihre Produktionsprozesse.

Im heutigen Wettbewerbsumfeld müssen die Produktionsprozesse in der Aluminiumindustrie konsequent optimiert werden, um kürzeste Durchlaufzeiten, höchste Leistung und maximale Rentabilität zu gewährleisten. Dafür ist der Einsatz modernster Messgeräte unerlässlich. Polytec Laser Surface Velocimeter messen Länge und Geschwindigkeit in Walzstraßen mit Laserpräzision.

Massenflussregelung im Walzwerk

Die Massenflussregelung ist seit Jahren eine bewährte Methode zur Kontrolle der Bandstärke in Walzstraßen. Das Verfahren ermöglicht eine hervorragende Kontrolle der Bandstärke durch eine schnellere und exaktere Steuerung des Walzspalts. Das Massenflussprinzip basiert darauf,dass bei konstanter Breite das Produkt aus Banddicke und -geschwindigkeit am Eingang und Ausgang des Walzgerüstes identisch ist. Aufgrund der beim Aluminiumwalzen üblichen hohen Bandgeschwindigkeiten muss der Walzspalt sehr schnell entsprechend der Bandgeschwindigkeit und Banddicke am Ein- und Ausgang des Walzgerüsts eingestellt werden. Daher müssen diese Parameter sehr genau und mit einer schnellen Zykluszeit gemessen werden. Die Banddicke wird mit sogenannten C-Bügeln nach berührungslosen optischen oder radiometrischen Prinzipien gemessen. Polytec Laser Surface Velocimeter (LSV),die direkt in den C-Bügeln oder in robusten Kühlschutzgehäusen am Ein- und Ausgang der Walzgerüste eingebaut sind, messen die Geschwindigkeit. Sie ermitteln die Bandgeschwindigkeit zuverlässiger als kontaktbasierte Verfahren, so das Unternehmen, da die LSV während der Änderungen der Walzgeschwindigkeit keinem Schlupf unterliegen. Die verbesserte Geschwindigkeitsmessung macht sich insbesondere am Bandanfang und Bandende sowie bei Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen der Walzen bemerkbar, wo bei traditionellen, kontaktbasierten Messverfahren schlupfbedingt signifikante Fehler auftreten können. Der Einsatz von Polytec LSV ermöglicht es stattdessen, den Walzspalt viel präziser zu kontrollieren und damit die Dickenspezifikationen über einen weitaus größeren Bandanteil einzuhalten. Das Ergebnis ist eine bessere Qualität und ein höherer Ertrag.

Optimale Schnittlängensteuerung und verbesserter Schnittprozess

Beim Schneiden von Aluminiumblechen oder-platten nach Kundenanforderungen ist eine genaue Längen- und Geschwindigkeitsmessung unerlässlich. Zu kurz zu schneiden bedeutet,die spezifizierte Mindestlänge nicht einzuhalten, was aus Kundensicht inakzeptabel ist. Zu lang zu schneiden bedeutet, dass Überschussmaterial über die spezifizierte Mindestlänge hinaus mitgeliefert wird. Da der Kunde in der Regel nur für die spezifizierte Mindestlänge bezahlt, wird der Überschuss kostenlos abgegeben. Die Genauigkeit der Längenmessung wirkt sich daher direkt auf die Wirtschaftlichkeit der Produktion aus. Mithilfe der Längenmessung des LSV kann die Schnittlänge so gesteuert werden, dass sie so nah wie möglich an der Längenvorgabe liegt. Darüber hinaus kann die Längen- und Geschwindigkeitsmessung des LSV auch zur Steuerung des Schnittprozesses selbst verwendet werden. Um den Durchsatz während des Schnittprozesses zu optimieren, muss die Bandbewegung sehr schnell an der exakten Position für den Schnitt gestoppt und dann ebenso schnell wieder gestartet werden. An diesem Punkt stoßen kontaktbasierte Messverfahren an ihre physikalischen Grenzen. Aufgrund der mechanischen Trägheit können sie extrem schnellen Verzögerungs- und Beschleunigungsvorgängen nicht mehr folgen. Dadurch rutscht der Kontaktsensor über die Oberfläche, auf der er misst. Dies führt zu falschen Längen- und Geschwindigkeitsmessungen.Beim fliegenden Schnittverfahren muss sich die Schneidevorrichtung mit dem Band bewegen, um einen geraden, sauberen Schnitt zu gewährleisten. Wenn sich das Band der spezifizierten Länge nähert, beschleunigt die Schneidevorrichtung auf die Geschwindigkeit des Bandes und führt dann den Schnitt durch. Nach dem Schnitt kehrt die Schneidevorrichtung in ihre Grundposition zurück, während sie sich auf den nächsten Schnitt vorbereitet.

Geschwindigkeitssynchronisation auf Rollgängen

Das LSV liefert Längen- und Geschwindigkeitswerte,die nicht nur die Schneidvorrichtung bei Erreichen der entsprechenden Länge auslösen, sondern auch ihre Bewegung synchronisieren, um sie an die Geschwindigkeit des Bandes anzupassen. Aluminiumbleche bewegen sich auf Rollgängen zwischen verschiedenen Prozessschritten.Dabei ist es sehr wichtig, die Drehzahl der motorisierten Rollen so genau wie möglich mit der Bandgeschwindigkeit der Aluminiumbleche zu synchronisieren. Auf den ersten Blick könnte man meinen, dass die Rollen, auf denen sich die Bleche bewegen,deren Geschwindigkeit bestimmen. Dies ist jedoch nicht der Fall. Aufgrund der enormen Kräfte, die beim Walzen entstehen, ist es in der Tat der Walzprozess, der die Geschwindigkeit der Bleche bestimmt.Wenn die motorisierten Rollen des Rollganges nicht korrekt mit der Geschwindigkeit der Bleche synchronisiert werden, führt dies zu einem Abrieb der Aluminiumoberfläche, da Schlupf zwischen den Rollen und Blechen entsteht. Außerdem kann sich der Abrieb auf den Walzen und angrenzenden Maschinen ablagern und zu Schäden führen. Daher ist es notwendig, die Geschwindigkeit der Aluminiumbleche mit einem LSV zu messen und die Walzengeschwindigkeit entsprechend anzupassen.

Dieser Fachbeitrag erschien im International ALUMINIUM Journal 11/2019.

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Laser-Sensor LSV-2000 von Polytec zur präzisen Erfassung von Länge und Geschwindigkeit bei Richtungsänderung und Stillstand