[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und/oder
zur Einstellung der Zugspannung an einem geförderten flexiblen metallischen Materialstrang,
insbesondere einem Metallband, mit wenigstens einer von dem Materialstrang umschlingbaren
beweglichen Tänzerrolle, wobei die wenigstens eine Tänzerrolle entlang einer zur Vertikalen
neigbaren Bahn verlagerbar ist und wobei der Neigungswinkel der Bahn mittels einer
Verstelleinheit einstellbar ist.
[0002] Vorrichtungen zur Kompensation von Zugschwankungen und/oder zur Einstellung der Zugspannung
beispielsweise in thermischen Bandbehandlungsanlagen unter Verwendung beweglicher
Umlenkrollen, sogenannter Tänzerrollen, sind aus dem Stand der Technik seit Jahren
bekannt und haben sich in der Praxis vielfach bewährt. Eine gattungsgemäße Vorrichtung
ist in der
US-A-4 238 024 beschrieben Basis für den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 12).
[0003] Eine Tänzerrollenanordnung umfasst eine in den Bandverlauf einer Bandbehandlungsanlage
integrierte und mit einer bestimmten Kraft beaufschlagbare Rolle, die im Band eine
Schlinge ausbildet, deren Schlingenlänge sich mit der Position der Rolle verändert.
Durch diese Beweglichkeit lassen sich auch kurzzeitige Schwankungen des Bandzuges
kompensieren. Um eine Anpassung des Bandzuges an unterschiedliche Betriebsbedingungen
zu erreichen, kann es erforderlich sein, die von der Tänzerrolle auf das Band ausgeübte
Kraft einzustellen, wobei dicke und breite Bänder höhere durch die Tänzerrolle auf
sie ausgeübte Kräfte erfordern als empfindliche, dünne Bänder. Gerade im Fall dünner
Bänder muss die durch die Tänzerrolle auf das empfindliche Band ausgeübte Kraft begrenzt
werden, um eine Beschädigung des Bandmaterials zu vermeiden.
[0004] Hierzu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, durch an der Tänzerrolle angreifende
Gegengewichte oder Aktoren in Form von Hydraulik- oder Pneumatikzylindern die auf
das Bandmaterial ausgeübte Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung zumindest
teilweise zu kompensieren (
GB-A-718 375,
US-A-4 553 713). Im Falle von Gegengewichten ergibt sich hierbei das Problem, dass die träge Masse
der Tänzerrollenanordnung durch das Gegengewicht weiter erhöht wird, wodurch diese
kurzfristige Schwankungen im Bandzug infolge hoher Trägheitskräfte nicht mehr ausreichend
ausgleichen kann. Bei sehr niedrigen zu realisierenden Bandzügen machen sich im Falle
von Aktoren aufzuwendende Losbrechkräfte und -momente negativ bemerkbar, da auch sie
die Kompensation von Kurzzeitschwankungen im Bandzug behindern.
[0005] In den Figuren 1 bis 5 sind typische aus dem Stand der Technik bekannte Tänzerrollenanordnungen
dargestellt.
[0006] Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur
Kompensation von Zugschwankungen und/oder zur Einstellung der Zugspannung an einem
geförderten flexiblen metallischen Materialstrang, insbesondere einem Materialband,
anzugeben, die sehr einfach aufgebaut ist und sich somit mit geringem Aufwand in bestehende
Behandlungsanlagen für metallische Materialstränge, insbesondere Metallbänder, integrieren
lässt. Ferner soll die Vorrichtung die Kompensation auch kurzfristiger Zugschwankungen
bei dicken, schweren ebenso wie dünnen, empfindlichen Materialsträngen erlauben, wobei
auch ein Wechsel der Materialstränge im laufenden Betrieb mit entsprechender Anpassung
der Zugspannung problemlos möglich sein soll.
[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass die Verstelleineheit bei laufendem Betrieb
ansteuerbar ausgebildet ist.
[0008] Erfindungsgemäß ist die Verstelleinheit zur Einstellung des Neigungswinkels der Bahn
ansteuerbar ausgebildet, d.h. eine Änderung der Neigung kann im automatisierten Betrieb
einer Behandlungsanlage für die metallischen Materialstränge, insbesondere einer Bandbehandlungsanlage,
durch einen entsprechenden Steuerbefehl ausgelöst werden. Dies ist insbesondere dann
von Vorteil, wenn im kontinuierlichen Betrieb der Behandlungsanlage ein Wechsel des
Materialstrangs erfolgt, wobei die Enden beider Stränge aneinander geheftet sind.
[0009] Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass durch eine geeignete Schrägstellung
der Bewegungsrichtung der Tänzerrolle zur Vertikalen und somit zum Gewichtskraftvektor
der Tänzerrolle eine präzise Einstellung des Bahnzuges im laufenden Betrieb ohne zusätzliche,
die träge Masse der Anordnung erhöhende Gewichte und ohne Aktoren ermöglicht wird.
[0010] Als metallischer Materialstrang im Sinne der vorliegenden Erfindung werden draht-
oder bandförmiges Material, Bänder zum Transport von Gütern verschiedener Art, aber
auch Metallseile, Drähte und dergleichen verstanden.
[0011] Durch entsprechende Einstellung des Neigungswinkels der Bahn, entlang derer die Tänzerrolle
verlagerbar ist, kann beispielsweise im Falle dicker, schwerer Materialstränge die
volle Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung zur Erzeugung eines hinreichenden
Strangzuges (Bandzuges) ausgenutzt werden, indem nämlich der Neigungswinkel auf Null
reduziert wird, so dass die Tänzerrolle in vertikaler Richtung verlagerbar ist. Bei
dünnen, sehr empfindlichen Bändern kann entsprechend der Neigungswinkel bis auf nahe
90° vergrößert werden, so dass die Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung
praktisch keinen Einfluss mehr auf den Strangzug hat und dieser entsprechend minimal
ist. Die jeweils wirksame Zugkraft kann mit einer einfachen trigonometrischen Gleichung
aus der Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung bestimmt werden. Sie entspricht
der Hangabtriebskraft an einer schiefen Ebene und errechnet sich zu
mit FG = Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung;
ϕ = Neigungswinkel der Bahn zur Vertikalen (0<ϕ<90°).
[0012] Durch eine gleichzeitige möglichst reibungsfreie Lagerung der Tänzerrolle auf der
zur Vertikalen neigbaren Bahn können neben einer präzisen Einstellung des Strangzuges
gleichzeitig Schwankungen im Bahnzug des flexiblen Materialstranges wirksam ausgeglichen
werden.
[0013] Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Tänzerrolle
zwischen zwei Umlenkrollen angeordnet, so dass im Betrieb der flexible metallische
Materialstrang zusammen mit der Tänzerrolle eine Bandschlinge ausbildet. Bei einer
solchen mit bekannten Tänzerrollen insbesondere bei Bandbehandlungsanlagen vielfach
realisierten Anordnung erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass mit der erfindungsgemäß
auf einer zur Vertikalen neigbaren Bahn verlagerbaren Tänzerrolle deren Umschlingungswinkel
sowohl bei der Tänzerbewegung entlang der neigbaren Bahn als auch bei einer Verstellung
des Neigungswinkels relativ konstant gehalten werden kann, so dass die auf den Materialstrang
ausgeübten Zugkräfte jederzeit präzise kontrollierbar sind.
[0014] Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die zur Vertikalen neigbare Bahn
linear ausgebildet. Bei einer streng linear ausgebildeten Bahn, beispielsweise einer
Linearführung, wird der zur Vertikalen eingestellte Neigungswinkel unabhängig von
der Momentanposition der Tänzerrolle in der Tänzerbewegung präzise eingehalten, so
dass die auf den flexiblen Materialstrang kontinuierlich ausgeübte Zugkraft exakt
dem durch die Wahl des Neigungswinkels der Bahn voreingestellten Wert entspricht.
Konstruktiv lässt sich dies beispielsweise dadurch realisieren, dass das Lager der
Tänzerrolle im Wesentlichen reibungsfrei auf einer Linearführung geführt ist. Hierfür
eignen sich insbesondere Linearwälzführungen. Auch konstruktiv anders geartete lineare
Führungen sind hierbei als "Linearführungen" einsetzbar, beispielsweise Rollenführungen
und Schienenführungen aller Art ebenso wie Gleitführungen oder auch Luftkissenführungen
oder Magnetführungen. Beispielsweise kann die Achse der Tänzerrolle in einem linearen
Langloch geführt sein oder in einem Spalt zwischen zwei parallel zueinander ausgerichteten
Trägern.
[0015] Nach einer weitergehenden Ausgestaltung der Erfindung kann die Verstelleinheit einen
elektromechanischen Antrieb, insbesondere einen Spindelantrieb, oder ein Stellglied,
insbesondere einen hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Zylinder, umfassen, so
dass die Linearführung zur Einstellung des Neigungswinkels der Bahn um einen Drehpunkt
verschwenkbar ist. Ein solcher Verschwenkmechanismus lässt sich konstruktiv einfach
realisieren und ist ferner problemlos in eine allgemeine Maschinensteuerung integrierbar.
[0016] Alternativ zum Vorstehenden kann die zur Vertikalen neigbare Bahn gekrümmt, insbesondere
kreisbogenförmig gekrümmt sein, wobei der Krümmungsradius groß gegen die Tänzerrollenauslenkung
entlang der gekrümmten Bahn gewählt sein muss. Ein geeignetes Verhältnis zwischen
Krümmungsradius und Tänzerrollenauslenkung liegt bei etwa ≥3:1. Bei einer entsprechenden
Wahl des Krümmungsradius relativ zur Auslenkung der Tänzerrolle bewegt sich diese
in guter Näherung auf einer nach wie vor im Wesentlichen linearen Bahn, so dass der
Neigungswinkel zur Vertikalen weiterhin definiert ist. Konstruktiv lässt sich diese
Variante durch Verwendung einer Schwinge realisieren, an der das Lager der Tänzerrolle
geführt ist, wobei der Drehpunkt der Schwinge zur Einstellung des Neigungswinkels
der Bahn, auf der die Tänzerrolle verlagerbar ist, seinerseits verlagerbar ist. Insbesondere
kann die Verstelleinheit einen Stellantrieb umfassen, so dass der Drehpunkt der Schwinge
entlang einer linearen, im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Bahnkurve verlagerbar
ist. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei einer Anordnung mit zwei benachbarten
Umlenkrollen der Umschlingungswinkel, d.h. der Winkel, mit dem die Tänzerrolle von
dem flexiblen Materialstrang umschlungen wird, unabhängig von der Position des Schwingendrehpunkts
und damit des Neigungswinkels der Bahn praktisch konstant ist.
[0017] Alternativ zu einer linearen Verlagerung des Schwingendrehpunktes kann die Verstelleinheit
einen Stellantrieb umfassen, dessen Kinematik es ermöglicht, dass der Drehpunkt der
Schwinge, an deren Ende die Tänzerrolle angeordnet ist, entlang einer gekrümmten,
im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Bahnkurve verlagerbar ist. Diese Bahnkurve
kann durch eine weitere Schwinge, an der der Drehpunkt verschwenkbar gelagert ist,
vorgegeben sein.
[0018] Bei der Verwendung der Tänzerrolle zur Einstellung des Bahnzuges bei sehr schweren
flexiblen metallischen Materialsträngen, die entsprechende Zugkräfte erfordern, kann
es zweckmäßig sein, die wenigstens eine Tänzerrolle entlang der zur Vertikalen neigbaren
Bahn durch Krafteinwirkung eines Aktors, insbesondere eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders,
zu verlagern. Dies eröffnet die Möglichkeit, zusätzlich zur durch die Tänzerrolle
selbst erzeugten Kraft, d.h. der Hangabtriebskraft auf der neigbaren Bahn, eine weitere
Kraft zu erzeugen, die den Bahnzug vergrößert. Sinnvollerweise kommt der Aktor dann
zum Einsatz, wenn ein verschwindender Neigungswinkel gewählt ist, d.h. die volle Gewichtskraft
auf den flexiblen metallischen Materialstrang wirkt.
[0019] Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Behandlungsanlage für
bahnförmiges metallisches Material mit einer Vorrichtung zur Einstellung der Zugspannung
und/oder zur Kompensation von Zugschwankungen bei dem bahnförmigen Material nach einem
der Ansprüche 1 bis 10.
[0020] Für die Behandlungsanlage gelten die vorstehend genannten Vorteile entsprechend.
[0021] Die eingangs genannte Aufgabe wird verfahrensmäßig mit einem Verfahren zum Betrieb
einer Behandlungsanlage für flexible metallische Materialstränge, insbesondere Metallbänder,
mit einer Vorrichtung zur Einstellung der Zugspannung und/oder zur Kompensation von
Zugschwankungen bei dem Materialstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gelöst, dass bei einem Wechsel des Materialstranges bei laufendem Betrieb der Behandlungsanlage
die Anpassung der Zugspannung durch Einstellung des Neigungswinkels der Bahn mittels
der Verstelleinheit erfolgt.
[0022] Der entscheidende Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass aufgrund der Möglichkeit
einer Anpassung der Zugkraft im laufenden Betrieb der Behandlungsanlage keine Gefahr
einer Beschädigung empfindlicher Materialstränge infolge zu hoher Zugkräfte besteht,
da auch bei einem Wechsel von schweren, widerstandsfähigen Materialsträngen auf leichtere
empfindliche Stränge im laufenden Betrieb stets ein optimaler Bandzug eingestellt
wird. Im Übrigen wird zu den Vorteilen des Verfahrens auf das Vorstehende verwiesen.
[0023] Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine aus dem Stand der Technik bekannte Tänzerrollenanordnung für bahnförmiges Material
mit einer linear und vertikal verlagerbaren Tänzerrolle in schematischer Seitenansicht,
- Fig. 2
- eine zweite aus dem Stand der Technik bekannte Tänzerrollenanordnung für bahnförmiges
Material mit einer an einer horizontalen Schwinge gehaltenen Tänzerrolle,
- Fig. 3
- die Tänzerrollenanordnung aus Fig. 1 mit einem Gegengewicht,
- Fig. 4
- die Tänzerrollenanordnung aus Fig. 2 mit einem Gegengewicht,
- Fig. 5
- die Tänzerrollenanordnung aus Fig. 2 mit einem Aktor,
- Fig. 6
- eine Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und zur Einstellung der Zugspannung
an bahnförmigem Material mit einer entlang einer zur Vertikalen neigbaren Bahn verlagerbaren
Tänzerrolle gemäß einer ersten Ausführung,
- Fig. 7
- die Vorrichtung aus Fig. 6 mit einem Aktor zur Erhöhung der Zugspannung,
- Fig. 8
- eine Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und zur Einstellung der Zugspannung
an bahnförmigem Material in einer zweiten Ausführung und
- Fig. 9
- eine Behandlungsanlage für metallische Bänder mit einer Vorrichtung zur Einstellung
der Zugspannung und zur Kompensation von Zugschwankungen gemäß Fig. 6.
[0024] Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Tänzerrollenanordnung mit einer
zwischen zwei Umlenkrollen 110, 120 angeordneten Tänzerrolle 100. Das in einer - nicht
im Einzelnen dargestellten - Bandbehandlungsanlage im Wesentlichen horizontal geführte
Band M, vorliegend ein Metallband, wird durch die Umlenkrolle 110 aus der horizontalen
Richtung in die vertikale Richtung nach unten umgelenkt, umschlingt die Tänzerrolle
100 mit einem Umschlingungswinkel im Bereich von 180° und wird anschließend zur Vertikalen
leicht geneigt zur zweiten Umlenkrolle 120 hochgeführt, wo es in die horizontale Richtung
umgelenkt wird.
[0025] Die Tänzerrolle 100 ist bei der Anordnung der Fig. 1 an einer vertikal ausgerichteten
Linearführung 130 verlagerbar, so dass annähernd die gesamte Gewichtskraft der Tänzerrolle
100 und ihrer Lagerung 110a auf das Metallband M wirkt. Dies kann insbesondere bei
dünnen und entsprechend empfindlichen Metallbändern zu unzulässig hohen Bandzügen
führen.
[0026] Das gleiche Problem ergibt sich auch bei der aus dem Stand der Technik bekannten
Tänzerrollenanordnung gemäß Fig. 2, bei der die wiederum zwischen zwei Umlenkrollen
210, 220 angeordnete Tänzerrolle 200 am äußeren Ende einer Schwinge 230 auf einem
Kreisbahnabschnitt geführt ist, wobei die Schwinge 230 ihrerseits an einem Drehpunkt
240 schwenkbar gelagert ist. Wie in Fig. 2 erkennbar, wirkt auch hier die gesamte
Gewichtskraft der Tänzerrolle 200 und ihrer Aufhängung an der Schwinge 230 als Zugkraft
auf das Metallband M.
[0027] In Fig. 3 ist eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Lösung dargestellt.
Hierbei wird die auf das Metallband M wirkende Gewichtskraft der Tänzerrolle 100 und
ihrer Lagerung an der Linearführung 130 durch ein Gegengewicht 140 kompensiert, wobei
das Gegengewicht 140 derart gewählt sein kann, dass die resultierende auf das Metallband
M wirkende Zugkraft dem gewünschten Wert entspricht. Problematisch an dieser Anordnung
ist, dass durch das Gegengewicht die träge Masse der Tänzerrollenanordnung entsprechend
erhöht ist, so dass bei den Ausgleichsbewegungen der Tänzerrolle 100 die Trägheitskraft
sowohl der Tänzerrolle 100 selbst als auch des Gegengewichts 140 überwunden werden
muss. Dies führt letztlich dazu, dass Kurzzeitschwankungen im Bandzug trägheitsbedingt
nicht in zufriedenstellender Weise ausgeglichen werden können.
[0028] Fig. 4 zeigt die Tänzerrollenanordnung aus Fig. 2, wobei hier die Schwinge 230' über
den Drehpunkt 240 hinaus verlängert ist, und ein Gewicht 250 entlang der Schwinge
230' derart verlagerbar ist, dass es die durch die Gewichtskraft der Tänzerrolle auf
das Band M ausgeübte Zugkraft durch ein entsprechendes Gegenmoment verstärkt oder
abschwächt.
[0029] Fig. 5 zeigt erneut die Tänzerrollenanordnung aus Fig. 2, wobei hier ein Aktor 260
in Form eines hydraulischen oder pneumatischen Zylinders an der Schwinge 230 angreift
und somit in zu Fig. 4 analoger Weise die auf das Band M durch die Tänzerrolle 200
ausgeübte Bandzugkraft verstärkt oder auch abschwächt.
[0030] In Fig. 6 ist eine Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und zur Einstellung
der Zugspannung an bahnförmigem Material vorliegend einem Metallband M - mit einer
entlang einer zur Vertikalen neigbaren Bahn verlagerbaren Tänzerrolle 2 in einer ersten
Ausführung dargestellt. Das Metallband M wird hierzu um eine Umlenkrolle 3 geführt
und bildet sodann mit der Tänzerrolle 2 eine Bandschlinge mit einen Umschlingungswinkel
im Bereich von 180°, bevor es über eine weitere Rolle 1 erneut umgelenkt wird. Vorliegend
erfolgt die Umlenkung in eine zur Horizontalen geneigte Richtung. Es versteht sich
jedoch, dass eine Umlenkung in die Horizontale oder in eine andere Richtung ebenso
möglich ist.
[0031] Die neigbare Bahn der Vorrichtung der Fig. 6 ist vorliegend als Linearführung 4 ausgebildet,
auf der die Tänzerrolle mittels eines Fahrschemels 2a, auf dem die Lagerböcke der
Tänzerrolle angeordnet sind, im Wesentlichen reibungsfrei bewegt werden kann. Die
Linearführung 4 kann zur Einstellung des Neigungswinkels ϕ um einen Drehpunkt X mittels
einer nicht im Detail dargestellten, einen elektromechanischen Antrieb, insbesondere
eine Spindelantrieb, umfassenden Verstelleinheit verschwenkt werden.
[0032] Muss also bei gegebenem Bandmaterial und gegebener Banddicke der Bandzug an der Tänzerrolle
2 voreingestellt werden, so wird der Neigungswinkel ϕ für die Lineareinheit 4 derart
eingestellt, dass die daraus resultierende Zugkraft F
z dem geforderten Wert entspricht. F
z berechnet sich dabei zu
wobei G die Gewichtskraft der Tänzerrolle 2 und ihrer Lagerung und ϕ der Neigungswinkel
der Linearführung 4 ist.
[0033] Hierdurch ist eine präzise Einstellung des Bandzuges bis zu einem Maximalwert, der
durch die Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung bestimmt wird, ohne Einsatz
zusätzlicher Gewichte oder Stellmittel möglich. Durch die im Wesentlichen reibungsfreie
Lagerung der Tänzerrolle 2 auf der Linearführung 4 können in üblicher Weise Kurzzeitschwankungen
im Bandzug ausgeglichen werden.
[0034] Vorliegend ist die Verstelleinheit ansteuerbar ausgebildet. Dies bedeutet, dass bei
einem Wechsel der Banddicke oder - breite - hier sind die Enden der unterschiedlich
dicken oder breiten Bänder aneinander geheftet - auf einen Steuerbefehl der allgemeinen
Maschinensteuerung hin die entsprechende Anpassung des Bandzuges durch Änderung der
Neigung der Linearführung 4 im laufenden Betrieb einer Bandbehandlungsanlage (vgl.
Fig. 9) erfolgen kann.
[0035] In Fig. 7 ist die Vorrichtung aus Fig. 6 zusätzlich mit einem Aktor in Form eines
pneumatischen Zylinders 5 versehen. Dieser kommt zum Einsatz, wenn der durch die volle
Gewichtskraft der Tänzerrolle 2 und ihrer Lagerung erzeugte Bandzug nicht ausreichend
ist, was beispielsweise bei der Behandlung dicker und sehr schwerer Metallbänder der
Fall sein kann. Wie in Fig. 7 erkennbar, kann zunächst die volle Gewichtskraft der
Tänzerrolle 2 und ihrer Lagerung für den Bandzug genutzt werden, wenn ein Neigungswinkel
ϕ = 0 eingestellt wird, so dass die Lineareinheit 4 vertikal ausgerichtet ist. Ist
der hierdurch erzeugte Bandzug noch nicht ausreichend, so kann über den Aktor 5 eine
zusätzliche Kraft auf die Tänzerrolle 2 ausgeübt werden, so dass der Bandzug bis auf
das erforderliche Maß verstärkt wird. Die resultierende Bandzugkraft errechnet sich
somit zu
mit FA: vom Aktor 5 auf die Tänzerrolle 2 ausgeübte Kraft.
[0036] In Fig. 8 ist eine weitere Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und/oder
zur Einstellung der Zugspannung an einem Metallband in einer zweiten Ausführung dargestellt.
Diese unterscheidet sich von der der Fig. 6 dadurch, dass die Tänzerrolle 2 nicht
entlang einer Lineareinheit reibungsfrei bewegt werden kann, sondern an einer Schwinge
6 aufgehängt ist, deren Länge groß gegenüber dem Verstellbereich der Tänzerrolle 2
gewählt ist, so dass die Auslenkungen der Tänzerrolle 2 im Betrieb der Vorrichtung
in guter Näherung linear sind. Ein geeignetes Verhältnis zwischen Krümmungsradius
und Tänzerrollenauslenkung liegt bei etwa ≥3:1. Die Neigung zur Vertikalen dieser
quasi linear auslenkbaren Tänzerrolle 2 kann nun wiederum eingestellt werden, um den
gewünschten Bandzug auf das Metallband M auszuüben. Hierzu ist die Aufhängung der
Schwinge, d.h. ihr Drehpunkt, entlang einer vorgebbaren Bahnkurve mittels einer nicht
dargestellten Verstelleinheit bewegbar.
[0037] In Fig. 8 sind zwei unterschiedlich eingestellte Neigungswinkel ϕ, ϕ' dargestellt.
Im ersten Fall ist der Fahrschemel 6a der Schwinge 6 in eine untere Position A verfahren,
die einem vergleichsweise kleinen Winkel ϕ ≈ 30° entspricht. Die diesem Winkel zuordnenbare
Bandzugkraft kann mit F = G · cosϕ berechnet werden. Soll der auf das Metallband M
durch die Tänzerrolle 2 ausgeübte Bandzug in bestimmter Weise reduziert werden, so
wird der Fahrschemel 6a der Schwinge 6 in eine obere Position B mittels eines Stellantriebs
der Verstelleinheit verfahren, die einem vergrößerten Winkel ϕ' ≈ 50° entspricht.
Die daraus wiederum resultierende Bandzugkraft F' berechnet sich zu F' = G · cosϕ'
und ist kleiner als die zu Position A berechnete Zugkraft F.
[0038] Es versteht sich, dass die Bewegung des Fahrschemels 6a durch einen elektromechanischen
Antrieb ebenso wie durch einen hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Zylinder (beides
nicht dargestellt in Fig. 8) der Verstelleinheit bewirkt werden kann.
[0039] Der Vorteil einer vertikal angeordneten Lineareinheit 7, entlang derer der Drehpunkt
der Schwinge 6 verlagert werden kann, liegt darin, dass bei der vorliegenden Anordnung
mit zwei benachbarten Umlenkrollen 1, 3 der Umschlingungswinkel für die Tänzerrolle
2 im Wesentlichen unabhängig von der Position des Schwingendrehpunktes praktisch konstant
gehalten werden kann.
[0040] In Fig. 9 ist schließlich eine Behandlungsanlage für metallische Bänder mit einer
Vorrichtung gemäß Fig. 6 dargestellt. Hierbei wird das Metallband M, beispielsweise
ein Kupfer- oder Kupferlegierungsband, von einer ersten Rolle 10 abgewickelt und zunächst
durch einen Ofen 12, beispielsweise einen Glühofen, geleitet. Sodann wird das Band
M an der Rolle 3 umgelenkt und bildet mit der Tänzerrolle 2 eine Schlinge, wobei die
Tänzerrolle 2 in der im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Weise entlang einer
zur Vertikalen um den Winkel ϕ mittels einer von der allgemeinen Maschinensteuerung
ansteuerbaren Verstelleinheit (nicht dargestellt) neigbaren Bahn verlagerbar ist.
Sodann wird das Metallband um eine weitere Rolle 1 wieder in die Horizontale umgelenkt
und schließlich von einer zweiten Rolle 10 aufgewickelt. In der vorliegenden Behandlungsanlage
für metallische Bänder ist somit eine präzise Voreinstellung des Bandzuges und seine
kontrollierte Änderung bei geänderten Betriebsparametern möglich.
[0041] Bei einem Wechsel des Metallbandes M, welcher eine Anpassung des Bandzuges im laufenden
Betrieb der Bandbehandlungsanlage der Fig. 9 erfordert, sendet die allgemeine Maschinensteuerung
einen entsprechenden Steuerbefehl an die Verstelleinheit für die Einstellung des Neigungswinkels
ϕ der neigbaren Bahn, woraufhin diese den Neigungswinkel ϕ entsprechend anpasst, so
dass die Tänzerrolle 2 stets einen optimalen Bandzug auf das Metallband M ausübt.
1. Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und/oder zur Einstellung der Zugspannung
an einem geförderten flexiblen metallischen Materialstrang (M), insbesondere einem
Metallband, mit wenigstens einer von dem Materialstrang umschlingbaren beweglichen
Tänzerrolle (2), wobei die wenigstens eine Tänzerrolle (2) entlang einer zur Vertikalen
neigbaren Bahn (4) verlagerbar ist und wobei der Neigungswinkel (ϕ) der Bahn (4) mittels
einer Verstelleinheit einstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit bei laufendem Betrieb ansteuerbar ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tänzerrolle (2) zwischen zwei Umlenkrollen (1, 3) angeordnet ist, so dass im
Betrieb der flexible metallische Materialstrang (M) zusammen mit der Tänzerrolle (2)
eine Strangschlinge ausbildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die zur Vertikalen neigbare Bahn (4) linear ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lager der Tänzerrolle (2) im Wesentlichen reibungsfrei auf einer Linearführung
(4) geführt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit einen elektromechanischen Antrieb, insbesondere einen Spindelantrieb,
oder ein Stellglied, insbesondere einen hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Zylinder,
umfasst, so dass die Linearführung (4) zur Einstellung des Neigungswinkels (ϕ) um
einen Drehpunkt (X) verschwenkbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die zur Vertikalen neigbare Bahn gekrümmt, insbesondere kreisbogenförmig gekrümmt
ist, wobei der Krümmungsradius groß gegen die Auslenkung der Tänzerrolle (2) entlang
der gekrümmten Bahn gewählt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lager der Tänzerrolle (2) an einer Schwinge (6) geführt ist, wobei der Drehpunkt
der Schwinge zur Einstellung des Neigungswinkels (ϕ) verlagerbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit einen Stellantrieb umfasst, so dass der Drehpunkt der Schwinge
(6) entlang einer linearen, im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Bahnkurve (7)
verlagerbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt der Schwinge (6) mittels des Stellantriebs der Verstelleinheit entlang
einer gekrümmten, im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Bahnkurve verlagerbar ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Tänzerrolle (2) entlang der zur Vertikalen neigbaren Bahn (4)
durch Krafteinwirkung eines Aktors (5), insbesondere eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders,
verlagerbar ist.
11. Behandlungsanlage für bahnförmiges metallisches Material mit einer Vorrichtung zur
Einstellung der Zugspannung und/oder zur Kompensation von Zugschwankungen bei dem
bahnförmigen Material nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Verfahren zum Betrieb einer Behandlungsanlage für flexible metallische Materialstränge,
insbesondere Metallbänder, mit einer Vorrichtung zur Einstellung der Zugspannung und/oder
zur Kompensation von Zugschwankungen bei dem Materialstrang (M) nach einem der Ansprüche
1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel des Materialstranges (M) bei laufendem Betrieb der Behandlungsanlage
die Anpassung der Zugspannung durch Einstellung des Neigungswinkels (ϕ) der Bahn mittels
der Verstelleinheit erfolgt.
1. Device for compensating variations in the tension and/or for adjusting the tension
in a conveyed flexible metallic material strand (M), in particular a metal strip,
with at least one moveable dancer roller (2) around which the material strand can
be wound, wherein the at least one dancer roller (2) is displaceable along a path
(4) that can be inclined to the vertical and wherein the angle of inclination (φ)
of the path (4) can be adjusted by means of an adjusting unit,
characterised in that
the adjusting unit is designed so it can be controlled during operation.
2. Device according to claim 1,
characterised in that
the dancer roller (2) is arranged between two deflecting rollers (1, 3) so that in
operation the flexible metallic material strand (M) together with the dancer roller
(2) forms a strand loop.
3. Device according to claim 1 or 2,
characterised in that
the path (4) inclinable to the vertical is linear.
4. Device according to clam 3, characterised in that the bearing of the dancer roller (2) is guided substantially frictionless on a linear
guide (4).
5. Device according to claim 4,
characterised in that
the adjusting unit includes an electromechanical drive, in particular a spindle drive,
or an adjusting member, in particular a hydraulically or pneumatically operating cylinder,
so that the linear guide (4) can be swivelled so as to adjust to the angle of inclination
(φ) about a rotation point (X).
6. Device according to claim 1 or 2,
characterised in that
the path inclinable to the vertical is curved, in particular is semi-circular, wherein
the radius of curvature is chosen to be large relative to the deflection of the dancer
roller (2) along the curved path.
7. Device according to claim 6,
characterised in that
the bearing of the dancer roller (2) is guided on an oscillating member (6), wherein
the rotation point of the oscillating member is displaceable for adjusting the angle
of inclination (φ).
8. Device according to claim 7,
characterised in that
the adjusting unit includes an adjusting mechanism so that the rotation point of the
oscillating member (6) is displaceable along a linear, substantially vertically aligned
path curve (7).
9. Device according to claim 7,
characterised in that
the rotation point of the oscillating member (6) can be displaced by means of the
adjusting mechanism of the adjusting unit along a curved, substantially vertically
aligned path curve.
10. Device according to one of claims 1 to 9,
characterised in that
the at least one dancer roller (2) can be displaced along the path (4) inclinable
with respect to the vertical by the action of a force of an actuator (5), in particular
a hydraulic or pneumatic cylinder.
11. Handling unit for strip-shaped metallic material with a device for adjusting the tension
and/or for compensating variations in tension in the strip-shaped material according
to one of claims 1 to 10.
12. Method for operating a handling unit for flexible metallic material strands, in particular
metal strips, with a device for adjusting the tension and/or for compensating variations
in tension in the material strand (M) according to one of claims 1 to 10,
characterised in that
if the material strand (M) is exchanged during operation of the handling unit, the
tension is adapted by adjusting the angle of inclination (φ) of the path by means
of the adjusting unit.
1. Dispositif destiné à compenser des variations de traction et / ou à régler la tension
de traction dans un tronçon de matériau métallique, flexible (M), en mouvement, en
particulier dans un ruban métallique, avec au moins un rouleau fou (2), mobile, autour
duquel le tronçon de matériau peut s'enrouler, sachant que le rouleau fou (2) au moins
prévu peut être déplacé le long d'une voie inclinable verticalement (4) et l'angle
d'inclinaison (ϕ) de la voie (4) pouvant être réglé au moyen d'une unité de réglage,
caractérisé en ce que
l'unité de réglage peut être commandée pendant le fonctionnement.
2. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
le rouleau fou (2) est disposé entre deux rouleaux de renvoi (1, 3) de telle sorte
que, pendant le fonctionnement, le tronçon de matériau métallique, flexible (M) forme,
en coopération avec le rouleau fou (2), une boucle de cordon.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que
la voie inclinable verticalement (4) est linéaire.
4. Dispositif selon la revendication 3,
caractérisé en ce que
le support du rouleau fou (2) est guidé sensiblement sans friction sur un système
de guidage linéaire (4).
5. Dispositif selon la revendication 4,
caractérisé en ce que
l'unité de réglage est dotée d'un entraînement électromécanique, en particulier d'un
entraînement à broche, ou d'un organe de réglage, en particulier d'un cylindre hydraulique
ou pneumatique, de telle sorte que le dispositif de guidage linéaire (4) puisse être
pivoté autour d'un point de rotation (X) pour le réglage de l'angle d'inclinaison
(ϕ).
6. Dispositif selon la revendication 1 où 2,
caractérisé en ce que
la voie inclinable verticalement (4) est courbée, en particulier en forme d'arc de
cercle, sachant que le rayon de courbure est choisi grand par rapport à la déviation
du rouleau fou (2) le long de la voie courbée.
7. Dispositif selon la revendication 6
caractérisé en ce que
le support du rouleau fou (2) est guidé sur un bras oscillant (6), sachant que le
point de rotation du bras oscillant peut être déplacé pour le réglage de l'angle d'inclinaison
(ϕ).
8. Dispositif selon la revendication 7,
caractérisé en ce que
l'unité de réglage comprend un mécanisme de commande, de telle sorte que le point
de rotation du bras oscillant (6) puisse être déplacé le long d'une trajectoire linéaire
(7), qui est orientée sensiblement verticalement.
9. Dispositif selon la revendication 7,
caractérisé en ce que
le point de rotation du bras oscillant (6) peut être déplacé au moyen du mécanisme
de commande de l'unité de réglage le long d'une trajectoire curviligne, qui est orientée
sensiblement verticalement.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que
le rouleau fou (2) au moins prévu peut être déplacé le long de la voie inclinable
verticalement (4) sous l'effet d'un actionneur (5), en particulier d'un cylindre hydraulique
ou pneumatique.
11. Installation de traitement pour matériau métallique en forme de bande, qui est doté
d'un dispositif destiné à régler la tension de traction et ou à compenser des variations
de tension de traction dans le matériau en forme de bande selon l'une des revendications
1 à 10.
12. Procédé de fonctionnement d'une installation de traitement de tronçons de matériau
métallique, flexible (M), en particulier de rubans métalliques, avec un dispositif,
qui est destiné à régler la tension de traction et / ou à compenser des variations
de tension de traction dans le tronçon de matériau (M) selon l'une des revendications
1 à 10,
caractérisé en ce que
lors d'un changement de tronçon de matériau (M) en cours de fonctionnement de l'installation
de traitement, l'adaptation de la tension de traction est effectuée par réglage de
l'angle d'inclinaison (ϕ) de la voie au moyen de l'unité de réglage.