PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19719994B4 05.01.2005
Titel Verfahren zur Beeinflussung der Spannungsverteilung in Metallbändern oder -tafeln aus insbesondere nichtferromagnetischem Material
Anmelder BWG Bergwerk- und Walzwerk-Maschinenbau GmbH, 47051 Duisburg, DE
Erfinder Noé, Rolf, Dipl.-Ing., 45478 Mülheim, DE;
Noé, Andreas, Dipl.-Ing.Dr.mont., 47647 Kerken, DE
Vertreter Andrejewski, Honke & Sozien, 45127 Essen
DE-Anmeldedatum 13.05.1997
DE-Aktenzeichen 19719994
Offenlegungstag 19.11.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.01.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.01.2005
IPC-Hauptklasse B21B 37/48

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Beeinflussung der Spannungsverteilung in Metallbändern oder -tafeln aus insbesondere nichtferromagnetischem Material, z. B. Buntmetall, im Zuge des Durchlaufens von Bandbehandlungsanlagen, wonach

  • – in einem oder mehreren Anlagenabschnitten jeweils zumindest ein Linearmotor mit Stator und Anker vorgesehen ist, wobei
  • – der Stator in bezug auf die Durchlaufrichtung des den Anker bildenden Metallbandes oder der Metalltafeln in Quer- und/oder Längsrichtung ausgerichtet ist, wonach ferner
  • – mittels der dem Stator über eine Regelelektronik zugeführten Leistung und/oder der Stromlaufrichtung in dem Anlagenabschnitt die Bandspannung berührungslos in Längs- und/oder Querrichtung erhöht oder verringert wird, wonach weiter
  • – die dem Stator zugeführte Leistung und/oder die Stromlaufrichtung in Abhängigkeit von den Messergebnissen zur Erzielung einer gleichmäßigen Spannungsverteilung, z. B. optimalen Planlage, geregelt wird.

In der Literatur werden verschiedene Möglichkeiten beschrieben, die Spannungsverteilung in Metallbändern zu beeinflussen. Eine praktikable Möglichkeit ist das Streckbiegerichten, welches zu einer plastischen Verformung von durchlaufenden Metallbändern in Längs- und Querrichtung führt. In diesem Zusammenhang lassen sich beispielsweise Querkrümmungen beseitigen und Metallbänder wieder plan richten.

Das gelingt dadurch, dass Streckbiegerollen gegen das durchlaufende Metallband mehr oder minder stark angedrückt werden. Beim Streckbiegerichten lässt sich aufzubringender Zug beispielsweise über die Eintauchtiefe der Streckbiegerollen einstellen. Das vorerwähnte Verfahren hat sich an sich bewährt, verlangt jedoch stets Oberflächenkontakt zwischen Metallband und Streckbiegerolle und daraus können Beeinflussungen der Oberflächenqualität resultieren. Denn es ist nicht ausgeschlossen, dass über die Streckbiegerollen Verschmutzungen, unerwünschte Rauhigkeiten usw. in die Bandoberfläche hineingetragen werden. Außerdem ist eine feinfühlige Einstellung der Spannungsverteilung aufwendig.

Ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist aus der SU 1 585 040 A bekannt. Dabei erfolgt eine Beeinflussung der Spannungsverteilung in einem durchlaufenden Metallband mittels dreier Linearmotoren. Wie die Spannungsverteilung des durchlaufendes Bandes ermittelt wird, bleibt offen. Außerdem ist eine Reaktion auf unterschiedliche Spannungsverteilungen nicht möglich.

Dies gilt auch für ein aus dem JP-Abstract 62-130961A bekannt gewordenes Kontrollverfahren zur Beeinflussung der Spannung in einem Metallband. Denn hier sind Linearmotoren beidseitig des Metallbandes vorgesehen, welches zwischen Zugrollen gespannt wird. Insgesamt soll hierdurch der Banddurchlauf stabilisiert werden.

Die Erzeugung von Querbewegungen im Hinblick auf ein durchlaufendes Metallband mittels Linearmotoren ist aus dem JP-Abstract 62-130959A bekannt geworden. Hier hat man sich zum Ziel gesetzt, dass Mäandrieren des fortlaufenden Bandes weitestgehend zu verhindern, also z. B. Querkrümmungen zu unterdrücken.

Ferner kennt man eine Vorrichtung zum Walzen von band- oder tafelförmigem Walzgut zwischen zwei Arbeitswalzen, wobei zur Regelung des Walzgutquerprofils Mittel zur örtlichen the mischen Beeinflussung im Walzbereich vorgesehen sind (vgl. DE 27 43 130 A1).

Schließlich kennt man ein Verfahren zur Kontrolle der Balligkeit eines Werkstückes, welches ein Walzwerk durchläuft, wobei die Bearbeitung des Werkstückes hier in mehreren Stufen erfolgen soll (vgl. US 3 882 709).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahrens zur Beeinflussung der Spannungsverteilung in Metallbändern oder -tafeln aus insbesondere nichtferromagnetischem Material anzugeben, welches zur Beeinflussung des Spannungszustandes bei wechselnder Spannungsverteilung geeignet ist, und zwar automatisch und ohne zeitliche Verzögerung sowie bei minimiertem konstruktiven Aufwand. Außerdem soll eine zur Durchführung dieses Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung geschaffen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Beeinflussung der Spannungsverteilung in Metallbändern oder -tafeln aus insbesondere nichtferromagnetischem Material, z. B. Buntmetall, im Zuge des Durchlaufens von Bandbehandlungsanlagen vor, dass

  • – jeder Linearmotor zumindest zwei mit vorgegebener Spaltbreite oberhalb und unterhalb des durchlaufende Metallbandes oder der -tafeln angeordnete Statoren aufweist, wobei ferner
  • – das Metallband oder die -tafeln durch den Spalt mit jeweils einstellbarem Abstand zu den Statoren hindurchgeführt wird bzw. werden, und wobei
  • – die Spannungsverteilung in dem Metallband oder den -tafeln im Zuge einer Bandprofil- und/oder Planlagenmessung mittels zumindest eines vorgeschalteten und eines nachgeschalteten Profilmessgerätes zur Regelung der Statoren von der Regelelektronik ausgewertet wird, und wonach
  • – die dem Stator zugeführte Leistung und/oder die Stromlaufrichtung modifiziert wird bzw. werden, und zwar in Abhängigkeit von nachfolgenden Verfahrensschritten zur zusätzlichen Beeinflussung der Spannungsverteilung bzw. Planlage, so dass
  • – mittels der Statoren eine Vorvergleichmäßigung erzeugt wird, während in den nachfolgenden Verfahrensschritten eine Endvergleichmäßigung erfolgt.

Die Erfindung geht zunächst einmal von der Erkenntnis aus, dass über einen elektrischen Linearmotor gezielt Spannungen in das durchlaufende Metallband oder die -tafeln eingebracht werden können. Dies geschieht insgesamt berührungslos, so daß Beeinträchtigungen der Oberflächenqualität nicht zu befürchten sind. Ein Linearmotor besteht bekanntermaßen aus einem Stator bzw. Induktor und einem Anker und ähnelt in der Funktionsweise einem "normalen" elektrischen (Asynchron-)Motor. Im letztgenannten Fall wird durch ein in dem Stator erzeugtes umlaufendes elektromagnetisches Wechselfeld die Drehung eines Rotors bewirkt. Bei einem Linearmotor führt die Erzeugung eines fortlaufenden Wechselfeldes des gleichsam in eine Ebene "aufgerollten" Stators zu einer Linearbewegung des Ankers. Diese Wirkungsweise läßt sich aus physikalischer Sicht dadurch erklären, daß in dem Anker ein im Vergleich zum Stator gleichgerichtetes elektromagnetisches Feld über Induktion erzeugt wird. Die Linearbewegung des Ankers beruht nun auf einer fortlaufenden Abstoßung zwischen Statorfeld und Ankerfeld. Daher kommt es zu der beschriebenen Linearbewegung. Jedenfalls kann durch den im Anlagenabschnitt vorgesehenen Linearmotor ein definierter Zug oder Druck in Durchlaufrichtung oder quer dazu auf das Metallband oder die -tafeln aufgebracht werden, und zwar berührungslos.

Die erzeugte Spannung hängt dabei von der dem Stator zugeführten elektrischen Leistung und der Richtung des Stromes, folglich der Richtung des fortlaufenden elektromagnetischen Statorfeldes (Stromlaufrichtung oder Feldlaufrichtung), ab. Sofern die Richtung des Statorfeldes mit der Durchlaufrichtung des Metallbandes bzw. der -tafeln übereinstimmt, wird ein zusätzlicher Zug in dem Metallband oder den -tafeln im Bereich des Linearmotors aufgebracht. Sind Durchlaufrichtung und Richtung des Statorfeldes entgegengesetzt orientiert, so erfolgt gleichsam eine Druckbeaufschlagung im Vergleich zu dem herrschenden Bandzug zum Transport des Metallbandes bzw. der -tafeln. Dementsprechend kann die Bandspannung berührungslos im Bereich des Linearmotors erhöht oder verringert werden. Dabei besteht nicht nur die Möglichkeit diese Bandspannung in Längsrichtung zu beeinflussen, sondern dies kann auch in Querrichtung im Vergleich zur Durchlaufrichtung erfolgen. Selbstverständlich sind auch jedwede Zwischenstellungen möglich, wenn dies gewünscht ist. Das heißt, die Bandspannung lässt sich insgesamt in einem Winkel zwischen 0° und 360° im Vergleich zur Durchlaufrichtung beeinflussen.

Es sollte betont werden, dass mit dem vorliegenden Verfahren insbesondere nichtferromagnetische Metallbänder und -tafeln behandelt werden, und zwar in der Weise, dass jeder Linearmotor zumindest zwei mit vorgegebener Spaltbreite oberhalb und unterhalb des durchlaufenden Metallbandes oder der -tafeln angeordnete Statoren aufweist, wobei das Metallband oder die -tafeln durch den Spalt mit jeweils einstellbarem Abstand zu den Statoren hindurchgeführt wird bzw. werden. Diese Vorgehensweise lässt sich dadurch erklären, dass ein Anker aus nichtferromagnetischem Material in undefinierter Weise vom Stator abgestoßen wird. Dies lässt sich darauf zurückführen, dass das im Anker induzierte Feld und das Statorfeld gleichgerichtet sind. Jedenfalls lässt sich ein derartiger Anker einwandfrei in Linearrichtung am einfachsten für den Fall fortbewegen, dass er zwischen zwei mit Spalt gegenüberliegend angeordneten Statoren geführt wird. Denn durch diese Anordnung heben sich die jeweils entgegengesetzten Abstoßungskräfte in bezug auf den jeweiligen Stator gegenseitig auf. Es ist aber auch möglich, unter Verzicht auf gegenüberliegende Statoren, mit elektronischen Regelmaßnahmen einen Schwebezustand zu erreichen.

Durch die erstgenannte Vorgehensweise ist es möglich, den Anker mit jeweils einstellbarem Abstand zu den Statoren durch den Spalt hindurchzuführen. Dies läßt sich einfach dadurch erreichen, daß die Statorfelder hinsichtlich ihrer Stärke variiert werden, was zu einer unterschiedlichen Abstoßung des Ankers bzw. durchlaufenden Metallbandes oder der -tafeln von dem jeweiligen Stator führt. Jedenfalls kommt es im Ergebnis darauf an, daß sich die Abstoßungskräfte gegeneinander aufheben, so daß der Anker bzw. das Metallband oder die -tafeln berührungslos zwischen den Statoren "schweben" können. Selbstverständlich läßt sich ein derartiger Schwebezustand auch dadurch erreichen, daß das Metallband oder die -tafeln eine rückseitige Beschichtung aus einem ferromagnetischen Material aufweisen. In diesem Fall findet ein Ausgleich zwischen den Abstoßungskräften, wie sie im nichtferromagnetischen Material entstehen, und den Anziehungskräften durch die ferromagnetische Rückbeschichtung statt. Diese Überlegungen sind jedoch mehr theoretischer Natur, da üblicherweise Metallbänder und -tafeln aus durchgängigem Material bearbeitet werden. Dieses muß aus den vorerwähnten Gründen nichtferromagnetisch sein, um den gewünschten Schwebezustand zwischen den Statoren zu erreichen. Geeignete Werkstoffe sind in diesem Zusammenhang z. B. Buntmetalle wie Aluminium- oder Kupferlegierungen.

Zusammenfassend ermöglicht die Erfindung eine definierte und gezielte Spannungsbeeinflussung bei einem durchlaufenden Metallband oder entsprechenden Metalltafeln, und zwar berührungslos. Die Spannungsverteilung und der aufgebrachte Zug oder Druck lässt sich über die dem Stator zugeführte elektrische Leistung und/oder die Stromlaufrichtung einstellen. Im einzelnen besteht die Möglichkeit, den Strom, die Spannung und die Frequenz zur Beaufschlagung des Stators einzeln oder in Kombination zu variieren. Selbstverständlich kann auch die Richtung des Statorfeldes und damit die Stromlaufrichtung verändert werden. Dies geschieht üblicherweise dergestalt, dass der Stator mehrere in Längsrichtung, d. h. Durchlaufrichtung oder quer dazu, hintereinander angeordnete Spulen aufweist, die in bestimmter, vorwählbarer Reihenfolge, das heißt Stromlaufrichtung, beaufschlagt werden. Jedenfalls kann auf diese Weise gezielt Zug und/oder Druck im Bereich des Linearmotors im Metallband oder den -tafeln erzeugt werden.

Im Rahmen der Erfindung wird die Spannungsverteilung in dem Metallband oder den -tafeln messen, wobei die dem Stator zugeführte elektrische Leistung und/oder die Stromlaufrichtung in Abhängigkeit von den Messergebnissen zur Erzielung einer gleichmäßigen Spannungsverteilung, z. B. optimalen Planlage, geregelt wird bzw. werden. Das heißt, auf diese Weise können in einem Regelkreis in ein Metallband oder eine Metalltafel eingetragene Spannungen wieder ausgeglichen werden. Dies setzt die Messung der Spannungsverteilung voraus, die bevorzugt im Zuge einer Bandprofil- und/oder Planlagenmessung ermittelt wird. Im einzelnen können zu diesem Zweck optische oder mechanische Messgeräte eingesetzt werden, die das Band- oder Tafelprofil über die Bandbreite bzw. Tafelbreite ermitteln.

Ein Beispiel für eine derartige Messeinrichtung ist eine sogenannte Shapemeterrolle, das heißt, es erfolgt eine mechanische Abtastung der Bandoben- oder Banduntenfläche, um die Bandspannungsverteilung über die Bandbreite zu ermitteln und daraus Rückschlüsse auf die Planlage zu ziehen. So ist davon auszugehen, dass Bereiche größerer Dicke zu geringerer Längsspannung korrespondieren als solche mit geringerer Dicke. Jedenfalls kann aus diesen Messungen auf die im Band herrschende Spannungsverteilung rückgeschlossen werden. Dies gilt insbesondere für gekrümmte oder gewellte Bänder und die hierin herrschenden Spannungszustände. Die solchermaßen abgeleitete Spannungsverteilung lässt sich nun im Sinne einer Regelung des durch den Stator aufgebrachten Zuges und/oder Druckes vergleichmäßigen. Hierdurch wird zusätzlich eine optimale Planlage des Metallbandes bzw. der -tafel erreicht.

Es ist außerdem vorgesehen, die dem Stator zugeführte Leistung und/oder die Stromlaufrichtung zur Erzielung einer gleichmäßigen Spannungsverteilung, z. B. optimalen Planlage, zu modifizieren, und zwar in Abhängigkeit von nachfolgenden Verfahrensschritten zur zusätzlichen Beeinflussung der Spannungsverteilung bzw. Planlage wie Walzkraftregelung, Walzenbiegung, Streckbiegung usw.. Das heißt, durch diese Vorgehensweise wird der Tatsache Rechnung getragen, daß in dem Anlagenabschnitt mit dem Linearmotor nachfolgenden Verfahrensschritten die Spannungsverteilung bzw. Planlage zusätzlich beeinflußt werden kann. Sofern man diese (zu addierende) Beeinflussung kennt, läßt sich die dem Stator zugeführte Leistung und/oder die Stromlaufrichtung entsprechend modifizieren, und zwar in dem Sinne, daß nach Durchlaufen des Anlagenabschnittes mit dem Linearmotor zunächst eine Art Vorvergleichmäßigung der Spannungsverteilung durchgeführt wird. Die endgültige Vergleichmäßigung erfolgt in dem nachfolgenden Verfahrensschritt. Hierbei kann es sich um eine Walzkraftregelung, Walzenbiegung, Streckbiegung usw. handeln.

Jedenfalls wird der vom Stator aufgebrachte Zug oder Druck so eingestellt, daß am Ausgang des Anlagenabschnittes eine Spannungsverteilung vorliegt, die im anschließenden Verfahrensschritt problemlos vergleichmäßigt werden kann. In diesem Zusammenhang besteht die weitere Möglichkeit, die zuvor ermittelte Spannungsverteilung so abzuwandeln, daß diese optimal an den nachfolgenden mechanischen Vergleichmäßigungsprozeß angepaßt ist.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, Band- oder Tafellängskrümmungen und/oder Abweichungen der Mittellinie des Metallbandes oder der -tafeln von einer Anlagenmittellinie beim Durchlauf durch Erhöhung der Bandspannung mittels des Linearmotors in im Vergleich zu den Abweichungen entgegengesetzter Querrichtung auszugleichen. Hierdurch wird gewährleistet, daß Band- oder Tafelmitte und Anlagenmittellinie deckungsgleich sind. Evtl. Abweichungen werden durch entsprechend aufgebrachten Gegenzug oder -druck ausgeglichen. Um hier – wie auch bei der Vergleichmäßigung der Spannungsverteilung – möglichst feinfühlig und gezielt vorgehen zu können, sind in dem Anlagenabschnitt mehrere Linearmotoren vorgesehen, wobei die zugehörigen Statoren in Durchlaufrichtung und/oder quer zur Durchlaufrichtung angeordnet sind. Dabei können die quer zur Durchlaufrichtung angeordneten Statoren jeweils von der Band- oder Tafelmitte in Richtung auf die Bandkanten entgegengesetzt wirkende Querspannungen zum Ausgleich von z. B. Längszugfalten beim Richten dünner Metallbänder oder -tafeln erzeugen. Solche Längszugfalten lassen sich darauf zurückführen, daß beim Ziehen und Richten dünner Bänder unterschiedliche Dehnungen über die Bandbreite erfolgen, die zu den angesprochenen Längszugfalten führen. Letztlich handelt es sich hier um ein vergleichbares Phänomen, wie es auch beim Ziehen von Kunststoffolien auftritt. Jedenfalls müssen derartige Längszugfalten für die Weiterbehandlung unbedingt vermieden werden. Dies geschieht durch die jeweils entgegengesetzte Richtung der auf das Band oder die Tafeln aufgebrachten Querzüge bzw. Querspannungen. Die in Durchlaufrichtung angeordneten Statoren erzeugen regelmäßig über die Band- oder Tafelbreite unterschiedliche Längsspannungen, z. B. vor und/oder hinter einer Besäumschere eine höhere Spannung in der Band- oder Tafelmitte im Vergleich zu den Band- oder Tafelkanten, um ein einwandfreies Besäumen der Metallbänder oder -tafeln zu gewährleisten. Auf diese Weise lassen sich Randwelligkeiten im Zuge des Besäumens problemlos entfernen.

Endlich kann die Beeinflussung der Spannungsverteilung vor und/oder nach Verfahrensschritten wie Walzen, Richten, Streckbiegerichten usw. zur Erzielung einer optimalen Planlage erfolgen, und zwar mittels zugehörigen Walzgerüsten, Richtanlagen, Streckbiegerichtanlagen usw. vor- und/oder nachgeschalteten Linearmotoren. Zusätzlich ist die Beeinflussung der Spannungsverteilung im Sinne der Erzielung einer optimalen Planlage vor dem Aufwickeln des Metallbandes oder Ablegen der -tafeln durch einen einer zugehörigen Aufwickelhaspel oder Tafelstapel- und Umladeanlage vorgeschalteten Linearmotor denkbar. Jedenfalls kann der Anlagenabschnitt mit dem einen Linearmotor oder mehreren Linearmotoren praktisch an beliebiger Stelle einer Bandbehandlungsanlage eingesetzt werden. Bevorzugt erfolgt dies vor und/oder nach dem Walzen, Richten, Streckbiegerichten, Besäumen sowie Aufwickeln.

Eine zur Durchführung des vorbehandelten Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung ist in Patentanspruch 7 beschrieben. Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Ansprüchen 8 und 9.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

1 einen Anlagenabschnitt mit einem oder mehreren Linearmotoren zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

2 eine Walzanlage bzw. ein Walzgerüst und alternativ ein Streckbiegegerüst bzw. eine Streckbiegerichtanlage mit jeweils vor- und nachgeschaltetem Anlagenabschnitt mit den Linearmotoren und

3 den Einsatz der Linearmotoren im Zusammenhang mit dem Aufwickeln eines Metallbandes.

1 zeigt ein durchlaufendes Metallband 1 aus nichtferromagnetischem Material. Vorliegend handelt es sich um ein Aluminiumband. An gleicher Stelle könnte auch eine Aluminiumtafel behandelt werden. Dieses Metallband 1 durchläuft eine nicht näher spezifizierte Bandbehandlungsanlage. Es ist ein Anlagenabschnitt 2 gezeigt, in welchem zumindest ein Linearmotor 3 mit Stator bzw. Induktor 4 und Anker 1 vorgesehen ist. Der Stator 4 weist nebeneinander angeordnete Spulen in Schlitzen zwischen Querzähnen auf. Dies ist im einzelnen in 2 angedeutet. Bei dem Anker 1 handelt es sich um das bereits angesprochene Metallband 1. Dieses Metallband 1 bewegt sich über den Linearmotor 3 hinweg, wobei dieser in dem Metallband 1 Zug und/oder Druck erzeugen kann. Dies ist im Detail bereits beschrieben worden.

Der Stator 4 ist in bezug auf die Durchlaufrichtung L des den Anker 1 bildenden Metallbandes 1 oder der Metalltafeln in Quer- und/oder Längsrichtung ausgerichtet. Die 1 oben und Mitte zeigt in Längsrichtung ausgerichtete Statoren 4, während in der 1 unten in Querrichtung angeordnete Statoren 4 zu sehen sind. Mittels der dem Stator 4 zugeführten elektrischen Leistung und/oder der Stromlaufrichtung kann in dem Anlagenabschnitt 2 die Bandspannung berührungslos in Längs- und/oder Querrichtung erhöht oder verringert werden.

Im einzelnen wird das Metallband 1 über nicht dargestellte Zugtreiber mit einem in Durchlaufrichtung L gerichteten Zug bzw. einer Kraft F beaufschlagt, welche zu der im rechten Teil der 1 oben und Mitte gezeigten Spannungsverteilung &dgr;o führt bzw. geführt hat. Diese Spannungsverteilung läßt sich mit dem Linearmotor 3 in der in 1 oben und Mitte gezeigten Art und Weise beeinflussen. Die Wirkungsrichtung des Linearmotors 3 ist durch einen Pfeil angedeutet. Das heißt, dieser Linearmotor 3 übt einen Zug in der angegebenen Richtung aus, welcher im Vergleich zu dem Bandzug bzw. der Kraft F in Durchlaufrichtung L eine entgegengesetzte Richtung aufweist. Folglich stimmt die Richtung der Kraft F mit derjenigen der Durchlaufrichtung L überein, während mit dem Linearmotor 3 eine Kraft in entgegengesetzter Richtung (Pfeil im Linearmotor 3) aufgebracht wird. Dementsprechend verringert sich die Spannung im Bereich des Linearmotors 3 in der in 1 oben links gezeigten Art und Weise. Hier ist die Spannungsverteilung &dgr;1 nach Durchlaufen des Anlagenabschnittes 2 gezeigt. Die Spannung hat sich im Bereich des Linearmotors 3 verringert, da ein Zug mit entgegengesetztem Vorzeichen aufgebracht wurde. Wenn man so will, ist gegenüber der mit der Kraft F aufgebrachten Zugspannung ein "Druck" auf das Metallband 1 im Bereich des Anlagenabschnittes 2 ausgeübt worden.

Vergleichbares gilt für die 1 Mitte. Hier sind drei Linearmotoren 3 in Durchlaufrichtung L angeordnet, von denen jeweils zwei (äußere) das Metallband 1 in Durchlaufrichtung L im jeweiligen Randbereich (Bandkanten) beaufschlagen, während die Wirkungsrichtung des mittleren Linearmotors 3 entgegengesetzt hierzu verläuft. Jedenfalls ergibt sich der im linken Teil der 1 Mitte angegebene Spannungsverlauf aufgrund einer zusätzlichen Zugbeanspruchung in den Randbereichen, während im Mittenbereich ein Druck im Vergleich zu der Kraft F ausgeübt wurde.

In Bild 1 unten ist der Fall gezeigt, daß zwei quer zur Durchlaufrichtung L angeordnete Statoren 4 jeweils von der Bandmitte in Richtung auf die Bandkanten entgegengesetzt wirkende Querspannungen erzeugen. Diese können zum Ausgleich von z. B. beim Richten dünner Metallbänder oder -tafeln aufgetretenen Längszugfalten dienen, welche dementsprechend geglättet werden. Jedenfalls führt die in 1 unten gezeigte Anordnung der beiden Statoren 4 in Querrichtung zu der im linken Teil gezeigten Spannungsverteilung in Querrichtung &dgr;q. Das heißt, im vorliegenden Fall ist der aufgebrachte Zug im Mittenbereich bzw. in der Band- oder Tafelmitte am größten und fällt in Richtung auf die Bandkanten ab. Dies läßt sich einfach darauf zurückführen, daß das Band "in der Mitte auseinander gezogen" wird.

Für sämtliche gezeigten Ausführungsformen gilt, daß jeder Linerarmotor 3 zumindest zwei mit vorgegebener Spaltbreite S oberhalb und unterhalb des durchlaufenden Metallbandes 1 oder der -tafeln angeordnete Statoren 4 aufweist, wobei das Metallband 1 oder die -tafeln durch den Spalt S mit einstellbarem Abstand S1, S2 zu den Statoren 4 hindurchgeführt wird bzw. werden. Die vorgenannte Vorgehensweise ist deshalb erforderlich, weil das Metallband 1 aus Aluminium besteht und im Zuge der Beaufschlagung des bzw. der Statoren 4 mit elektrischer Leistung im Sinne eines fortlaufenden elektromagnetischen Feldes von dem jeweiligen Stator 4 abgestoßen wird. Jedenfalls wird durch die gezeigte Anordnung von jeweils zwei sich gegenüberliegenden Statoren 4 erreicht, daß das Metallband 1 vertikal kraftfrei durch den Spalt S hindurchgeführt wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, gezielt derartige Vertikalkräfte einzustellen, um so die Aufteilung der Spaltbreite S in einen oberhalb des Metallbandes 1 befindlichen Spaltbreitenanteil bzw. Abstand S1 und einen unterhalb des Metallbandes 1 angeordneten Spaltbreitenanteil bzw. Abstand S2 zu beeinflussen (vgl. 2). Regelmäßig läuft jedoch das Metallband 1 – in Vertikalrichtung -kraftfrei durch den Spalt der Spaltbreite S hindurch. Kräfte werden lediglich in der Metallband- bzw. Metalltafelebene aufgebracht, und zwar entsprechend 1 in Längs- und/oder Querrichtung. Selbstverständlich sind auch Spannungsbeeinflussungen in einer schrägen Richtung, das heißt, in einem Winkel zwischen 0° und 360° gegenüber der Durchlaufrichtung L möglich.

Die erforderliche Zug- oder Druckkraft, welche der Stator 4 auf das Metallband 1 ausübt, läßt sich über die den Stator 4 speisende Spannung, den Strom und ggf. die Frequenz sowie die Stromlaufrichtung einstellen. Sowohl die Spannung als auch der Strom beeinflussen die eingespeiste Leistung und damit die Kraft direkt. Über die Frequenz läßt sich eine weitere Variabilität erreichen. Die Stromlaufrichtung legt fest, ob es sich um einen Zug oder Druck handelt. Denn diese bestimmt letztlich die Richtung des fortlaufenden Statorfeldes. Dessen Richtung stimmt mit der in 1 gezeigten Pfeilrichtung beim jeweiligen Linearmotor 3 bzw. Stator 4 überein. Das heißt, Stromlaufrichtung und Wirkung der auf das Metallband 1 ausgeübten Kraft stimmen mit der in 1 gezeigten Pfeilrichtung im Hinblick auf die Linearmotoren 3 bzw. Statoren 4 überein.

Ausweislich der 2 wird die Spannungsverteilung in dem Metallband 1 oder den -tafeln gemessen und die dem Stator 4 zugeführte elektrische Leistung und/oder die Stromlaufrichtung in Abhängigkeit von den Meßergebnissen zur Erzielung einer gleichmäßigen Spannungsverteilung, z. B. optimale Planlage, geregelt. Dies sei im einzelnen anhand der 2 in Zusammenhang mit einem Walzgerüst 5 oder einer an gleicher Stelle möglichen Streckbiegerichtanlage 6 erläutert. Die Beeinflussung der Spannungsverteilung erfolgt folglich vor und nach dem Verfahrensschritt Walzen oder Streckbiegerichten, und zwar mittels den zugehörigen Walzgerüsten 5 oder Streckbiegerichtanlagen 6 vor- und nachgeschalteten Linearmotoren 3 bzw. Statoren 4. Selbstverständlich kann anstelle des Walzgerüstes 5 bzw. der Streckbiegerichtanlage 6 auch eine – nicht gezeigte – Richtanlage vorgesehen sein. Es ist auch möglich, in Abwandlung der 2 Linearmotoren 3 bzw. Statoren 4 in Durchlaufrichtung L vor und/oder hinter einer Besäumschere anzuordnen und mit diesen über die Band- oder Tafelbreite unterschiedliche Längsspannungen zu erzeugen. Im einzelnen wird eine höhere Spannung in der Band- oder Tafelmitte im Vergleich zu den Band- oder Tafelkanten eingestellt, um beispielsweise ein einwandfreies Besäumen der Metallbänder 1 oder -tafeln zu gewährleisten. Dies ist im einzelnen jedoch nicht dargestellt. Die 3 zeigt die Beeinflussung der Spannungsverteilung im Sinne der Erzielung einer optimalen Planlage vor dem Aufwickeln des Metallbandes 1 oder Ablegen der -tafeln durch einer zugehörigen Aufwickelhaspel 7 oder Tafelstapel- und Umladeanlage vorgeschaltete Linearmotoren 3 bzw. Statoren 4.

Beiden Figuren, das heißt der 2 und der 3, ist gemein, daß die Spannungsverteilung in dem Metallband 1 gemessen wird und durch die Statoren 4 bzw. Linearmotoren 3 im Sinne eines Regelkreises entsprechend beeinflußt wird. Dies geschieht in der Weise, daß die Spannungsverteilung in dem Metallband 1 im Zuge einer Bandprofil- und/oder Planlagenmessung ermittelt wird. Zu diesem Zweck kommen Profilmeßgeräte 8 vor und hinter dem Walzgerüst 5 nach 2 zum Einsatz. Zusätzlich finden sich in Nachbarschaft der Profilmeßgeräte 8 Planheitsmeßrollen 9. Bei den Profilmeßgeräten 8 kann es sich um optische oder mechanische Abtaster zur Messung des Profilverlaufs des durchlaufenden Metallbandes 1 über die Bandbreite handeln. Jedenfalls lassen sich aus den von der Planheitsmeßrolle 9 sowie den Profilmeßgeräten 8 abgeleiteten Meßwerte Rückschlüsse auf die Spannungsverteilung im Metallband 1 ziehen. Diese ursprüngliche Spannungsverteilung kann z. B. so aussehen, wie dies in 1 oben links gezeigt ist (&dgr;1). Jedenfalls lassen sich aus den Meßwerten Rückschlüsse ziehen, die in einer Regelelektronik 10 ausgewertet und in entsprechende Signale zur Ansteuerung der Statoren 4 umgewandelt werden. Das heißt, mittels der Regelelektronik 10 lassen sich Strom, Spannung und Stromlaufrichtung jedes einzelnen Stators 4 bzw. der gezeigten Statorpaare vor und hinter dem Walzgerüst 5 einstellbar wählen. Dies erfolgt in Abhängigkeit der mit der (in Durchlaufrichtung L jeweils vorgeschalteten) Planheitsmeßrolle 9 und dem Profilmeßgerät 8 ermittelte Meßwerte. Der vorgenannte Regelkreis kann weiter dadurch verfeinert werden, daß in Durchlaufrichtung L hinter dem Walzgerüst 5 eine Überprüfung der Planheit bzw. Spannungsverteilung stattfindet. Auch die hier ermittelten Meßwerte lassen sich zur Regelung der Statoren 4 über die Regelelektronik 10 auswerten.

Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die den Statoren 4 zugeführte Leistung und/oder die Stromlaufrichtung zur Erzielung einer gleichmäßigen Spannungsverteilung, z. B. optimalen Planlage, zu modifizieren. Dies erfolgt in Abhängigkeit von nachfolgenden Verfahrensschritten zur zusätzlichen Beeinflussung der Spannungsverteilung bzw. Planlage wie Walzkraftregelung, Walzenbiegung, Streckbiegung usw.. Diese Maßnahme ist so zu verstehen, daß im Zuge der Beeinflussung der Spannungsverteilung im Anlagenabschnitt 2 eine noch nicht vollständige Vergleichmäßigung stattfindet, sondern es wird mittels der Statoren 4 eine mehr oder minder "Vorvergleichmäßigung" erzeugt, während in den nachfolgenden Verfahrensschritten eine "Endvergleichmäßigung" erfolgt.

Auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich auch Band- oder Tafellängskrümmungen und/oder Abweichungen A einer Mittellinie B des Metallbandes 1 oder der -tafeln von einer Anlagenmittellinie 11 beim Durchlauf ausgleichen. Dies geschieht durch Erhöhung der Bandspannung mittels des oder der Linearmotoren 3 in im Vergleich zu den Abweichungen A entgegengesetzter Querrichtung. Das erfolgt praktisch mit der in 1 unten dargestellten Anordnung. Hier ist gestrichelt ein gekrümmtes Band dargestellt, wobei die Mittellinie B des Metallbandes 1 von der Anlagenmittellinie 11 abweicht. Diese Abweichungen sind mit Pfeilen A gekennzeichnet. Jedenfalls lassen sich derartige Abweichungen A ebenfalls durch Aufbringung eines entsprechenden Zuges in Querrichtung beherrschen.

Schlußendlich zeigt die 3 die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor der Aufwickelhaspel 7. Auch in diesem Fall erfolgt eine Erfassung der Spannungsverteilung in dem Metallband 1, und zwar mittels des Profilmeßgerätes 8 sowie der Planheitsrolle 9. Die hier ermittelten Meßwerte werden in der Regelelektronik 10 zur Beeinflussung der Statoren 4 ausgewertet. Jedenfalls läßt sich die Planlage in Richtung auf ein Optimum beim Aufwickeln des Metallbandes auf der Aufwickelhaspel 7 modifizieren.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur berührungslosen Beeinflussung der Spannungsverteilung in Metallbändern (1) oder -tafeln aus insbesondere nichtferromagnetischem Material, z. B. Buntmetall, im Zuge des Durchlaufens von Bandbehandlungsanlagen, wonach

    – in einem oder mehreren Anlagenabschnitten (2) jeweils zumindest ein Linearmotor (3) mit Stator (4) und Anker (1) vorgesehen ist, wobei

    – der Stator (4) in bezug auf die Durchlaufrichtung (L) des den Anker (1) bildenden Metallbandes (1) oder der Metalltafeln in Quer- und/oder Längsrichtung ausgerichtet ist, wonach ferner

    – mittels der dem Stator (4) über eine Regelelektronik (10) zugeführten Leistung und/oder der Stromlaufrichtung in dem Anlagenabschnitt (2) die Bandspannung berührungslos in Längs- und/oder Querrichtung erhöht oder verringert wird, wonach weiter

    – die dem Stator (4) zugeführte Leistung und/oder die Stromlaufrichtung in Abhängigkeit von den Messergebnissen zur Erzielung einer gleichmäßigen Spannungsverteilung, z. B. optimalen Planlage, geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass

    – jeder Linearmotor (3) zumindest zwei mit vorgegebener Spaltbreite (S) oberhalb und unterhalb des durchlaufenden Metallbandes (1) oder der -tafeln angeordnete Statoren (4) aufweist, wobei ferner

    – das Metallband (1) oder die -tafeln durch den Spalt mit jeweils einstellbarem Abstand (S1, S2) zu den Statoren (4) hindurchgeführt wird bzw. werden, und wobei

    – die Spannungsverteilung in dem Metallband (1) oder den -tafeln im Zuge einer Bandprofil- und/oder Planlagenmessung mittels zumindest eines vorgeschalteten und eines nachgeschalteten Profilmessgerätes zur Regelung der Statoren (4) von der Regelelektronik (10) ausgewertet wird, und wonach

    – die dem Stator (4) zugeführte Leistung und/oder die Stromlaufrichtung modifiziert wird bzw. werden, und zwar in Abhängigkeit von nachfolgenden Verfahrensschritten zur zusätzlichen Beeinflussung der Spannungsverteilung bzw. Planlage, so dass

    – mittels der Statoren (4) eine Vorvergleichmäßigung erzeugt wird, während in den nachfolgenden Verfahrensschritten eine Endvergleichmäßigung erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Band- oder Tafellängskrümmungen und/oder Abweichungen (A) der Mittellinie (B) des Metallbandes (1) oder der -tafeln von einer Anlagenmittellinie (11) beim Durchlauf durch Erhöhung der Bandspannung mittels des Linearmotors (3) in im Vergleich zu den Abweichungen (A) entgegengesetzter Richtung ausgeglichen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die quer zur Durchlaufrichtung (L) angeordneten Statoren (4) jeweils von der Band- oder Tafelmitte in Richtung auf die Bandkanten entgegengesetzt wirkende Querspannungen zum Ausgleich von z. B. Längszugfalten beim Richten dünner Metallbänder (1) oder -tafeln erzeugen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in Durchlaufrichtung (L) angeordneten Statoren (4) über die Band- oder Tafelbreite unterschiedliche Längsspannungen, z. B. vor und/oder hinter einer Besäumschere eine höhere Spannung in der Band- oder Tafelmitte im Vergleich zu den Band- oder Tafelkanten erzeugen, um ein einwandfreies Besäumen der Metallbänder (1) oder -tafeln zu gewährleisten.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung der Spannungsverteilung vor und/oder nach Verfahrensschritten wie Walzen, Richten, Streckbiegerichten usw. erfolgt, und zwar mittels zugehörigen Walzgerüsten (5), Richtanlagen, Streckbiegerichtanlagen (6) usw. vor- und/oder nachgeschalteten Linearmotoren (3).
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussung der Spannungsverteilung vor dem Aufwickeln des Metallbandes (1) oder Ablegen der -tafeln durch einen einer zugehörigen Aufwickelhaspel (7) oder Tafelstapel- und Umladeanlage vorgeschalteten Linearmotor (3) vorgenommen wird.
  7. Vorrichtung zur berührungslosen Beeinflussung der Spannungsverteilung in Metallbändern (1) oder -tafeln aus insbesondere nichtferromagnetischem Material wie Buntmetall im Zuge des Durchlaufens von Bandbehandlungsanlagen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit Zugtreibern zur Beaufschlagung des Metallbandes (1) oder der -tafeln in Durchlaufrichtung (L), wobei

    – in einem oder mehreren Anlagenabschnitten (2) jeweils zumindest ein Linearmotor (3) mit Stator (4) und Anker (1) vorgesehen ist,

    – der jeweilige Stator (4) in bezug auf die Durchlaufrichtung (L) des den Anker (1) bildenden Metallbandes (1) oder der Metalltafeln in Quer- und/oder Längsrichtung ausgerichtet ist,

    – mittels der dem Stator (4) über eine Regelelektronik (10) zugeführten Leistung und/oder der Stromlaufrichtung in dem Anlagenabschnitt (2) die Bandspannung berührungslos in Längs- und/oder Querrichtung erhöhbar oder verringerbar ist,

    – die Messwerte des jeweiligen Profilmessgerätes (8) und/oder der Planheitsmessrolle (9) in der Regelelektronik (10) ausgewertet und zur Vergleichmäßigung der Spannungsverteilung in entsprechende Signale zur Ansteuerung der Statoren (4) im Sinne einer Regelung umgewandelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass

    – jeder Linearmotor (3) zumindest zwei mit vorgegebener Spaltbreite (S) oberhalb und unterhalb des durchlaufenden Metallbandes (1) oder der -tafeln angeordnete Statoren (4) aufweist,

    – das Metallband (1) oder die -tafeln durch den Spalt mit jeweils einstellbarem Abstand (S1, S2) zu den Statoren (4) hindurchgeführt wird bzw. werden,

    – zur Messung der Spannungsverteilung in dem Metallband (1) oder den tafeln im Zuge einer Bandprofil- und/oder Planlagenmessung ein vorgeschaltetes und ein nachgeschaltetes Profilmessgerät (8) und/oder eine Planheitsmessrolle (9) vorgesehen sind,

    – die dem Stator (4) zugeführte Leistung und/oder die Stromlaufrichtung modifiziert wird bzw. werden, und zwar in Abhängigkeit von nachfolgenden Verfahrensschritten zur zusätzlichen Beeinflussung der Spannungsverteilung bzw. Planlage, so dass

    – mittels der Statoren (4) eine Vorvergleichmäßigung erzeugt wird, während in den nachfolgenden Verfahrensschritten eine Endvergleichmäßigung erfolgt.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Anlagenabschnitt (2) mehrere Linearmotoren (3) vorgesehen sind, z. B. vor und/oder nach einer Besäumschere, Walzgerüsten (5), Richtanlagen, Streckbiegerichtanlagen (6) usw., wobei die zugehörigen Statoren (4) in Durchlaufrichtung (L) und/oder quer zur Durchlaufrichtung (L) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeichnet, dass dem Anlagenabschnitt (2) mit dem Linearmotor (3) eine Aufwickelhaspel (7) oder Tafelstapel- und Umladeanlage vorgeschaltet ist.
Es folgen 3 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com