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Title:
DRIVER SYSTEM FOR REDUCING THE SPEED OF OR DRAGGING METAL STRIPS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/027554
Kind Code:
A1
Abstract:
An elastic coating (12) that can be adapted by means of shaping and filler pieces (31, 32) is provided in order to expand the useful scope of a driver system in a device for pulling or reducing the speed of metal strips (4) or sheets and comprising endlessly circulating chain systems, in addition to being able to adapt input, output and drive status to specific tasks.

Inventors:
UMLAUF NORBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP1999/008606
Publication Date:
May 18, 2000
Filing Date:
November 10, 1999
Export Citation:
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Assignee:
UMLAUF NORBERT (DE)
International Classes:
B65G15/16; B21B39/08; B21C1/30; B21C47/00; B21C47/34; B65G15/58; B65G23/18; B65G54/02; B65H20/06; B65H23/10; B65H51/14; B21B38/02; B21B39/00; (IPC1-7): B21C47/00
Foreign References:
EP0088347A11983-09-14
Attorney, Agent or Firm:
Bergen, Klaus (Alt-Niederkassel 75 Düsseldorf, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Vorrichtung zum Ziehen oder Bremsen von Metallbändern bzw. Ble chen, insbesondere für mehrere Schmalbänder mit bandweise ge trennter Bremswirkung, vorzugsweise in Bandlinien zwischen endlos umlaufenden Kettensystemen (26, 27), die das Band bzw. Blech (4) mit wagenartigen Rollenblöcken (11) einspannen, beziehungsweise mitnehmen, gekennzeichnet durch eine elastische Beschichtung die durch Formgebung und Füllstücke gezielt angepaßt werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine geschlos sene Beschichtung im Kontaktbereich.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch das Anbringen von Magnetspulen auf den Rollenblöcken (11).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch das Anbringen von Permanentmagneten (33) auf den Rol tenbtöcken (11).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Planheitsmessungen am mitlaufendem Band (4).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Planheitsmesselemente in der elastischen Beschichtung (13).
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Planheitsmesselementen auf die umlaufenden Rollenblöcke (11).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch den Antrieb des Bremsgerüstes mittels ElektroLinearmotor.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch das Schwenken des Bremsgerüstes, so daß das Band (4) tangential dem Coil (2) zugeführt wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein schwimmendes Bremsgerüst in einem Mef3rahmen, so daß die Reaktionskräfte horizontal abgestützt und mittels Wägezel len ermittelt werden.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Steuerrahmen in Passlinehöhe des Bremsgerüstes, so daß das Kippmoment eliminiert wird.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen linearen Bandzug mittels Wirbelstromsystem.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen durch die Bewegung gegen die Bandlaufrichtung erzeugten linearen Bandzug.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch einen linearen Bandzug mittels Magnetkräften.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch das Anordnen von Biegegerüsten und Bandschleifvorrichtun gen zwischen UmiaufGerüsten.
Description:
"Mitnahmesysteme in Vorrichtungen zum Ziehen oder Bremsen von Me- tallbändern" Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft Mitnahmesysteme in einer Vorrichtung zum Ziehen oder Bremsen von Metallbändern bzw. Blechen, vorzugsweise in Bandli- nien zwischen endlos umlaufenden Kettensystemen.

Stand der Technik Aus EP-A-0088347 und EP-A-0195096 ist ein Bremsgerüst für Metall- bzw. Blechbänder bekannt, mit dem sich die beim Bremsen von Metall- bändern benötigte Zug-bzw. Bremskraft ohne schädigende Einwirkun- gen auf die Oberfläche des gespaltenen oder nicht gespaltenen Bandes aufbringen läßt. : Die Anwendung des Wirbelstromeffektes zum Bremsen von elektrisch teitfähigem Metallband ist in der DE-AS 1 288 865 beschrieben. Diese Ausführungsform ist in der Praxis zur Anwendung gekommen : Der we- sentliche Nachteil besteht darin, daß die gewünschte Funktion sich

brauchbar erst einstellt, wenn eine Bandgeschwindigkeit von ca. 50 m/min erreicht wird. Die Bandzugregelung konnte nur durch eine Ab- standsveränderung erfolgen. Das Ergebnis war unbefriedigend, da bei zu geringem Abstand eine Berührung mit dem Magneten Relativbewegun- gen verursachten.

In der Offenlegungsschrift DE 195 24 289 AI wird eine weitere Wirbel- strombremse beschrieben. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß die Permanentmagnete auf einer Kreisbahn bewegt werden. Für den Rückhalteeffekt steht nur eine Magnetbahn zur Verfügung. Zudem stellt sich nur für einen Bruchteil der Periode die Parallelität der Permanent- magnete ein, wodurch der Rückhalteeffekt ungleichmäßig und wesentlich vermindert aufgebaut wird. Um ausreichenden spezifischen Bandzug aufbringen zu können, müßten die Drehzahlen der Bremsrollen in nicht mehr beherrschbare Größenordnungen gebracht werden. Zudem stellen sich große Antriebsleistungen bei einem sehr ungünstigen Wirkungsgrad ein.

Darstelluna der Erfindung Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einerseits die Einsatzmöglich- keiten des bekannten Bremsgerüstes zu erweitern und andererseits ins- besondere für die Einlauf-, Auslauf-und Mitnahmebedingungen der wa- genartigen Rollenblöcke im Bandmitnahmebereich ein gezieltes, für die verschiedenen Aufgaben unterschiedliches Verhalten zu erreichen.

Dieses Problem wird gemäß den Merkmalen des Hauptanspruches durch eine Formgebung gelöst, die im mittleren Bereich eine stabile Abstützung bewirkt. Der Ein-und Auslauf muß elastisch gestaltet werden. Die Aus-

bildung erfolgt so, daB eine hohe Elastizität in horizontaler Richtung (Bandzugrichtung) erreicht wird. Weiterhin wird mit der Erfindung eine geringe Verquetschung erreicht, wodurch die Walkarbeit im Ein-und Auslauf entscheidend reduziert werden kann. Die Beschichtungsbreite entspricht der Kettenteilung. Die Anordnung erfolgt zwischen den Laufollen. Mit dieser Ausbildung gelingt es, daß eine geschlossene Kon- taktftäche im Mitnahmebereich zur Verfügung steht. Diese Ausbildung erfordert den synchronen Lauf der oberen zur unteren Wagenkette.

Vorzugsweise wird eine geringe Härte der Beschichtung bei einer relativ dicken Beschichtung gewähit. Das Metallband wird eingebettet, so daf3 die Formfehler des Metallbandes im Querschnitt und die Bandwelligkeiten problemlos kompensiert werden. Die geschaffenen Freiräume erlauben, daß das verquetschte Volumen der elastischen Beschichtung gezielt flie- ßen kann.

Die Beschichtung erhält ein Füllstück, z. B. ein Flachstahl. Hierdurch wird erreicht, daß das Verquetschen mittels Formfaktor gezielt der Funktions- aufgabe angepaßt werden kann, während die gewünschte Schrägstettung der Beschichtung in Zugrichtung nahezu uneingeschränkt erfolgen kann.

Eine sinnvolle Anwendungen besteht darin, daß nur eine umlaufende Wagenkette, als umlaufender Tische ausgebildet wird. Dabei werden mittels Permanentmagneten oder über Elektromagnete Kräfte in das Band eingeleitet um Brems-oder Zugkräfte aufbringen zu können. Ma- gnetisierbares Metallband wird durch die Anziehungskräfte auf den Schutzgurt der Wagenkette gezogen und es werden entsprechend dem -Wert Mitnahmekräfte erzeugt.

Als weitere Möglichkeit bietet es sich an, daß zwei Umlaufrollen mit Per- manentmagneten oder mit Elektromagneten ausgerüstet werden und durch die aufgebrachten Magnetpole ein paralleles, lineares, magneti- sches Wanderfeld aufgebaut wird, das im elektrisch teitfähigen Bandma- terial als lineare, umlaufende Wirbelstrombremse wirkt.

Das Erwärmen von Metallband wird erreicht, wenn die Energie über das umlaufende System konduktiv oder induktiv zugeführt wird ; Dieser Effekt kann ebenso bei galvanischen oder anderen Prozessen Anwendung fin- den.

Wird das umlaufende System mit elektronischen Meßköpfen ausgerüstet so können zum Beispiel die Banddicke, die Oberflächenbeschaffenheit, die metallischen Strukturen und ähnliches sehr genau überprüft werden, da das Metallband und der Prüfkopf über eine zu bestimmende Zeit mit identischer Geschwindigkeit in fixierter Lage arbeiten kann.

Eine optimale Wirkungsweise wird erreicht, wenn der mechanische Line- arantrieb durch einen elektrischen Linearantrieb betrieben wird. Diese Ausführungsform belastet das Wagenkettensystem nur im linearen Mit- nahmebereich und ist somit insbesondere für große Kräfte und große Geschwindigkeiten sinnvoll.

Wird das Bremsgerüst auf einen Steuerrahmen in Passlinehöhe aufge- legt, so wird ein extrem präzises Steuern des Bandes in Bezug auf die Bandmitte oder Bandkante möglich, da durch diese Maßnahme das Kippmoment"herauskonstruiert"wird. Hierdurch werden Zugschwan- kungen durch Schwingungen vermieden Für Walz-und Streck-Biege- Richtprozesse ist dies ein wichtiger Aspekt.

Das Bremsgerüst oder der Steuerrahmen können um einen Bandzug- meßrahmen erweitert werden. Hierbei hängen diese Aggregate in Blatt- federn. Die Reaktionskräfte des Bandzuges werden über Meßzellen un- verfäischt erfaßt. Dieses Meßsystem ist in der Lage, ausschließlich die horizontalen Kräfte mit einer hohen Wiederholgenauigkeit zu messen, und kann, je nach Meßbereich, auf wenige Newton eingestellt werden.

Für hohe Ansprüche, beispielsweise bei sehr oberflächenempfindlichen Bändern, wie Kupfer oder Aluminiumband, werden durch die Erfindung besondere Effekte möglich, und zwar durch das gezielte Zuführen der Ketten mit den Rollenblöcken in einen relativ kurzen Einspann-und Mit- nahmebereich mittels gerader Führungsleisten, die gleichzeitig das Ab- stützen der Einspannkräfte ermöglichen. Auf diese Weise lassen sich re- lativ große Andrückkräfte aufnehmen, die notwendig sind, um große Zug-oder Rückhaltekräfte ohne Relativbewegung zwischen dem Band und den umlaufenden, wagenartigen Rollenblöcken sicherzustellen. Durch Einlauf-und Auslaufkurven an den geraden Führungsleisten des Mitnahmebereiches wird das gezielte Zuführen der Rollenblöcke erreicht. Durch besondere Formgebung wird eine sehr elastischer Übergang er- möglicht. Durch das Einlegen von Formblechen wird das Verquetschen der elastischen Beschichtung gezielt verringert.

Die Ausbildung des elektrischen Linearantriebes hat den Vorteil, daß die Belastung der Scharnierenden der Kettenwagenlaschen nur aus den Umlenk-und Fliehkräften erfolgt, während die Belastungen aus den auf- zubringenden Bandzügen nur im Mitnahmebereich wirken. Die Dimensio- nierung der Scharniere kann somit auf die Umlenk-und Fliehkräften be- schränkt werden. Der Verschleiß wird hierdurch minimiert.

Die Mitnahmestrecke kann so gestaltet werden, daß dem Meta) ! band konduktiv oder induktiv Strom zugeführt wird. Diese Lösung kommt vor- zugsweise bei galvanischen Prozessen, bei Erwärmung des Bandes, für Meßprozesse am Band und zum Aufbau von Magnetfeldern, die zum Einleiten von Rückhaltekräfte verwendet werden, zum Einsatz. Für die Stromzuführung werden in die wagenartigen Rollenblöcke stromleitende Werkstoffe eingebracht. Der Strom faßt sich gezielt dann zuschalten, wenn die Rollenblöcke den Mitnahmebereich durchlaufen. Abgesehen von einem besseren Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen gas-oder ölbefeuerten Glühofenanlagen, liegt ein großer Vorteil dieser Maßnahme darin, daß zu jeder Zeit die Energiezufuhr abgeschaltet werden kann. Bei der Anwendung des Wirbelstromverfahrens können der Bandzug durch die gegenläufige Geschwindigkeit der Kettenwagen und die Rückhalte- kraft durch Veränderung der Frequenz geregelt werden.

Werden die Beschichtungsträger des Wagenkettensystems mit Meßson- den ausgerüstet, so werden durch den umlaufenden Tisch ideale Aus- wertungsvoraussetzungen geschaffen. Das umlaufende Wagenkettensy- stem hat die Aufgabe, das Band zu tragen und einen fixen Bandabstand zu den Meßköpfen oder Magnetspulen sicherzustellen. Die Verweilzeit für den Prüfvorgang kann durch die Festlegung der Kontaktstrecke einge- stellt werden, da in diesem Bereich das Metallband und das Wagenket- tensystem die gleiche Geschwindigkeit haben. Die Anwendung bietet sich an für Banddickenmessungen, Spannungsmessungen im Band, Oberfla- chenabtastungen und andere Prüfsysteme. Die Zuführung der Ströme kann wahlweise von innen oder seitlich von außen erfolgen. Das Zu-und Abschalten erfolgt, nachdem der Kettenwagen die Parallelstrecke erreicht hat bzw. bevor dieser die Parallelstrecke vertäßt.

Nach dem gleichen System können Einzelmagnete oder Magnetspulen, die über den gesamten Segmentbereich gehen, mit Spannung versorgt werden. Über die magnetischen Anziehungskräfte wird das Band auf die Kettenwagen gezogen. In Abhängigkeit von diesen Kräften und dem p-Wert können Bandzüge über das Kettenwagensystem aufgebracht werden. Dies ist auch mittels Permanentmagneten möglich. Diese Aus- bildung bietet sich für magnetisierbare Metallbänder an.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen darge- stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen : Fia ; 1 ein Spaltbandbremsgerüst ; Fia. 2 die Vorderansicht eines Bremsgerüstes mit Steuer-und Meßrahmen, teilweise geschnitten ; Fig. 3 die Seitenansicht eines Bremsgerüstes mit Steuer-und Meß- rahmen, teilweise geschnitten ; Fig. 4 und 5 eine mögliche elastische Beschichtung unter unterschiedli- chen Belastungszuständen ; Fig. 6 Vor-und Rückzüge durch Wirbelstromfelder ; und Fia. 7 Vor-und Rückzüge durch Magnetfelder.

Wege zur Ausführuna der Erfindung Die dargestellte Anordnung hat den großen Vorteil, daß die einzelnen Bandstreifen ohne Umlenkrolle dem Aufwickelhaspel 1,2 tangential zu- geführt werden. Die im Bremsgerüst 5,6 aufgebauten Rückzüge werden ohne Umlenkverluste und ohne Relativbewegungen zum Auflaufpunkt gebracht. Hierdurch werden ideale Voraussetzungen für eine gleichmä- ßige spezifische Bandzugverteilung geschaffen. Der tangentiale Zulauf wird stetig nachgeregelt. Die Ziffer 1 zeigt den Aufwickeldorn des Auf- wickelhaspels, 2 das aufgewickelte Coil, 3 die dritte Separierung für die Bandstreifen, 4 das Metallband, 5 die obere Umlauf-Rolle, 6 die untere Umlauf-Rolle, 7 die zweite 5eparierung und 8 die erste Separierung, um das Metallband aus der Schlinge 9 dem Bremsgerüst rechtwinkelig zu- zuführen. 10 ist die Spaltschere.

Die Besonderheit dieser Lösung gemäß Fig. 2 besteht darin, daß der me- chanische Linearantrieb durch einen elektrischen Linear-Antrieb 19 be- wegt wird. Durch diese Lösung ist es möglich, große Bandzüge auf kür- zestem Wege in das Metallband einzuleiten. Während der Umlenkungen fallen für die Wagenkette nur die Kräfte aus den Fliehkräften und Schar- nierbewegungen an. Die Wagenkette 11 kann einfacher gestaltet wer- den. Es entfällt die gesamte Antriebskette bestehend aus Welle mit den Kettenrädern, Gelenkwellej Getriebej Kupplung und Elektromotor. Es werden wesentlich höhere Geschwindigkeiten bei gleichzeitig hohem Bandzug problemlos beherrscht. Ziffer 12 zeigt die elastische Segment- beschichtung, 13 den Beschichtungsträger, 14 die Laufschiene.

Das Bremsgerüst 20, hängt mittels Blattfedern 24 im Steuerrahmen 21.

Der Bandzug kann mittels Wägezellen 23 ohne Verfäischung durch Um- lenkungen mit einer sehr geringen Hysteresis und sehr hoher Wiederhol- genauigkeit gemessen werden. Das Brems-und Zuggerüst 20 besteht aus dem Ständer, gegenüberliegend angeordneten Umlaufrollen 5 und 6, die in Führungen 18 der Ständer 20 eingebaut sind und von denen die obere Umlaufrolle 5 mittels zylinderbeaufschlagten Kolbenstangen 18 gegen die untere Umlaufrolle 6 angestellt wird.

Die Ketten 11 und lla setzen sich aus einer Vielzahl miteinander gekop- pelter, wagenartiger Rollenblöcke zusammen, die sich über die gesamte Breite eines in Pfeilrichtung 25 einlaufenden Bandes 4 erstrecken und mit zumindest beidseitigen Stützrädern 26 sowie 5eitenführungsrollen 27 auf einer Laufbahn abrollen bzw. sich seitlich an diese legen. Die Laufbahn wird zu einem Mitnahmebereich geführt, in dem die gegenüberliegenden Rollenblöcke 11 das Band 4 beidseitig erfassen und zwischen sich ein- spannen.

Die Beschichtungsträger 13 sind mit einer elastischen Beschichtung 12 versehen. Die Beschichtungsbreite entspricht der Kettenteilung T und erstreckt sich innerhalb der Achsen der Stützräder 26 zweier benach- barter, d. h. aufeinanderfolgender Blöcke. Die Achsen bilden gleichzeitig einen definierten Drehpunkt. Die Beschichtung 12 wird durch Freiräume 30 so gestattet, daß ein-und auslaufseitig ein besonders elastisches An- passen der verquetschten Beschichtung möglich wird. Die Verquet- schungshöhe der Beschichtung sollte so gering wie möglich sein, um die Walkarbeit so gering wie möglich zu halten. Gleichzeitig muß die Be- schichtung eine sehr hohe Elastizität in Bandzugrichtung erhalten um über die unterschiedliche 5chrägstellung der Beschichtung unterschiedli-

che Bandgeschwindigkeiten für die einzelnen Spaltbandstreifen zu er- möglichen, wie in Fig. 6 gezeigt. Dieser Funktionswiderspruch wurde durch die erfindungsgemäße Ausbildung erreicht, daf3 mittels der Stütz- blech 31 und 32 über den Formfaktor die Verquetschungshöhe der Auf- gabe angepaßt werden kann, die Schrägstettung der Beschichtung je- doch nur unwesentlich eingeschränkt wird. Die Figur 4 zeigt die Stellung der Beschichtung bei geringem Bandzug, die Fig. 5 bei hohem Bandzug.

Werden die Beschichtungsträger 13 mit Permanentmagneten 33 oder Magnetspulen 34 bestückt, die Wirbelstromfelder aufbauen, so können elektrisch leitfähige Bänder, insbesondere Bänder aus Aluminium, Kupfer, sowie ihre Legierungen, zum Einleiten von Bandzügen verwendet werden. Die Wagenkette wird dabei in aller Regel gegen die Bandlauf- richtung bewegt. Die Länge der Kontaktstrecke kann dem Bedarfsfall angepaßt werden.

Diese Ausbildungsform gemäß Fig. 6 ist für Metallbänder mit höchstem Oberflächenanspruch von großem Interesse, da kein Kontakt zum Bremssystem vorhanden ist. Der Abstand zwischen den Permanentma- gneten 33 oder Spulen 34 kann dadurch konstant gehalten werden, daß die Abstützungen der Umlaufrollen durch die elastischen Blöcke 35 ein- gestellt werden. Das Metallband 4 schwebt durch die Anziehungskräfte zwischen den Permanentmagneten 33 oder den Spulen 34. Der Schutz- gurt 36 ist auch dargestellt. Werden die Zylinder 18 durch Spindelan- triebe ersetzt, so kann der Abstand eingestellt werden und die Maschine erhält hiermit ein zusätzliches Regelglied.

Werden die Beschichtungsträger 13 mit Permanentmagneten 33 oder Magnetspulen 34 bestückt, die Magnetfelder aufbauen, so können ma-

gnetisierbare Metallbänder, zum Einleiten von Bandzügen verwendet werden. Die Wagenkette wird dabei in Bandlaufrichtung bewegt. Die Länge der Kontaktstrecke kann dem Bedarfsfall angepaßt werden.

Diese Ausbildungsform ist für Metallbänder mit höchstem Oberflachenan- spruch von großem Interesse, da nur auf einer Seite Kontakt zum Bremssystem vorhanden ist.