VERFAHREN ZUR ABBREMSUNG EINES LAUFENDEN METALLBANDES UND ANLAGE ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abbremsung eines Metallbandes, welches von einer Abwickelhaspel abläuft und auf eine Aufwickelhaspel wieder aufläuft. Die Erfindung betrifft ferner eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens, bei der die Abbremsung mittels einer Wirbelstrombremse erfolgt. Dabei werden die zu induzierenden Wirbelströme von einem rotierenden Magnetsystem erzeugt.

Stand der Technik

[0002] Beim Längsteilen eines gewalzten Metallbandes mit Kreismesserscheren werden bekannterweise in Bandlaufrichtung den Kreismesserscheren nachgeordnete Bremsaggregate verwendet, die mit Reibschluss und möglichst schlupffrei das laufende Metallband im Bedarfsfall abbremsen.

[0003] Bei bekannten Bandlängsteilanlagen besteht das Bremsaggregat aus einer Hauptbremse und/oder einer Vorbremse. Die Hauptbremse besteht aus Gruppen von individuell gebremsten Ringen, die von den längs geteilten Streifen der Bänder nach Art eines S-Rollensatzes umschlungen sind. Um von diesen Bremsringen auf die Streifen ein Bremsmoment zu übertragen, ist noch eine Vorbremse vorgesehen. Als Vorbremse eignet sich die Art der Wirbelstrombremse. Wirbelstrombremsen haben jedoch bisher den Nachteil, dass sie nur bei sehr leitfähigen Metallbändern wie Aluminium oder Buntmetall eine ausreichende Bremswirkung aufbringen können.

[0004] Es wurde bei einer bekannten Bandlängsteilanlage gemäß der DE-OS 23 06 029 zum Längsteilen eines gewalzten Metallbandes einer mit Kreismesserscheiben bestückten Schere ein zweistufiges Bremsaggregat nachgeordnet. Dieses Aggregat hat Nachteile und weist einen erhöhten Verschleiß auf, schließt ein Verkratzen der Oberflächen des Metallbandes nicht aus und gibt dem Metallband keine ausreichende Seitenführung.

[0005] Um diese Nachteile zu beseitigen will die Erfindung gemäß der DE 195 40 748 C2 eine Bandlängsteilanlage mit Abbremsmitteln schaffen, bei der auf die Streifen im Umschlingungsbereich der Bremsringe Andrückmittel einwirken, die entweder berührungslos oder auf der den Bremsringen abgewandten Seite mit Kontakt, sowohl mit als auch ohne Übertragung einer Bremskraft an den Streifen schlupffrei angreifen.

[0006] Diesen Weg will nun die hiesige Erfindung wegen der relativ aufwändigen Elemente des Bremsaggregates ausschließen und vielmehr untersuchen, inwieweit die Verfolgung des Wirkprinzips der Wirbelstrombremse zu einer brauchbareren Lösung der Abbremsung von laufenden Metallbändern führt.

[0007] Die Analyse des umgesetzten Standes der Technik zeigt, dass schon versucht wurde, entsprechend der Lehre nach der DE 195 24 289 C2 eine Vorrichtung zum Bremsen von elektrisch leitfähigen Bändern mittels Wirbelstromeffekts zu konzipieren, bei der die Magnetfelderzeugungseinrichtung mindestens eine entgegengesetzt der Förderrichtung drehbare Magnetrolle umfasst.

[0008] Diese Lösung scheint zwar in die richtige Richtung zu gehen, sie verbaut aber von der weiteren Ausgestaltung her, wie

• Zuordnung einer weiteren Magnetrolle mit Abstand an der Unterseite des Bandes,
• veränderbarer Abstand der Magnetrollen,
• Magnetrollen mit Elektromagneten,

zugleich eine technisch/technologisch brauchbare, Realisierung.

[0009] Es hat sich in der Praxis nachteilig gezeigt, dass die berührungslose Einleitung der Bremsmomente durch die induzierten Wirbelströme aus rotierenden Magnetrollen keine tatsächliche Bremswirkung ausüben kann. Der (veränderbare und sich durch die Wirbelströme auch verändernde) Abstand der Magnetrollen verhindert die wirksame Einleitung von Bremsmomenten.

[0010] Das wird durch folgende Auswirkungen nachgewiesen:

[0011] Bei Verwendung einer Magnetrolle besteht das Problem, dass das Band aus dem Magnetfeld gedrückt wird und die Wirbelstrombremse unwirksam ist. Werden hingegen zwei Magnetrollen vorgesehen, erfolgt eine gegenseitige Beeinflussung der Magnetsystem (ggf. mit nachteiliger Erwärmung), wodurch keine mechanische Kraft auf das Band übertragbar ist und sogar eine Verdrehung in Längsrichtung auftreten kann und bei einem kleinen Abstand das Band an der Magnetrolle schleift sowie bei einem großen Abstand ebenfalls keine Bremswirkung übertragen wird.

[0012] Somit ist das Problem durch die Verwendung von Magnetrollen gegenüber statischen Wirbelstromerzeugern nicht gelöst, ohne zusätzliche Bremsmittel auskommen zu wollen.

[0013] Auch wenn man die patentgemäße Lehre nach der DE 195 24 289 C2 ausbaut, so z.B. hinsichtlich der unteren zweiten Magnetrolle, lässt sich kein Ansatz finden, die aufgezeigten Probleme und Nachteile zu vermeiden; Vielmehr kommt noch hinzu, dass infolge der Neigung zum Verdrehen der Bänder um die Achse in Förderrichtung die untere Magnetrolle als quasi Stoßfläche wirkt und sowieso die beabsichtigte Funktion nicht erfüllt.

[0014] Des Weiteren ist bei der Verwendung von zwei Magnetrollen im Hinblick auf den veränderbaren Abstand festzustellen, dass bei einem kleinen Abstand eine Beschädigung des Bandes eintreten kann und bei einem großen Abstand infolge des zu kleinen Magnetfeldes keine wirksame Bremskraft anliegt bzw. ein überdimensionales Magnetsystem erforderlich wird.

Darstellung der Erfindung

[0015] Die Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren und eine Anlage zur Abbremsung eines Metallbandes, welches von einer Abwickelhaspel als Coil abläuft und auf eine Aufwickelhaspel wieder aufläuft, mittels eines Bremsaggregates mit einer Wirbelstrombremse als rotierendes Magnetsystem zu schaffen, die einerseits gewährleistet, dass die Oberfläche des Metallbandes nicht beschädigt wird und andererseits eine voll wirksame Bremskraft auf das Metallband ausübt. Dabei soll auf zusätzliche Bremsen verzichtet werden, die Anlage insgesamt einen einfachen Aufbau aufweisen und die Bremswirkung einseitig berührungslos erfolgen. Beabsichtigt ist, dass der durch das magnetische Wechselfeld im abzubremsenden Metallband (als elektrischen Leiter) in dem Magnetfeld induzierte Strom ein Gegemnoment auf das Metallband erzeugt, welche Wirkung bisher als Bremsmoment für eingangs genannte Anlagen ohne Nachteile nicht nutzbar war.

[0016] Erfindungsgemäß wird dies nach dem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfinderische Merkmal gemäß Anspruch 2 ergänzt die Wirkung des Verfahrens. In den Ansprüchen 3 bis 10 sind vorteilhafte Ausführungen des Verfahrens angegeben. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Anlage mit den Merkmalen entsprechend dem Anspruch 11 vorgeschlagen Das Merkmal im Anspruch 12 baut die Anlage erfinderisch weiter aus. Die Merkmale der Ansprüche 13 bis 23 sind vorteilhafte Ausbildungen der Anlage, um das Verfahren maximal auszuführen.

[0017] Wenn auch die Erfindung mit dem rotierenden Magnetsystem den Teil eines bereits gemäß der DE 195 24 289 C2 offenbarten Prinzips aufgreift, liegt die hiesige erfinderische Maßnahme nicht nahe. Erst durch die Erfindung lässt sich überraschend und wirkungsvoll mittels des Prinzips eines unterhalb des Metallbandes angeordneten berührenden Widerlagers als Gegenrolle eine brauchbare Lösung realisieren.

[0018] Mit einem rotierenden Magnetsystem allein ließ sich bisher durch das aus dem Drehmoment des Wirbelstroms induzierte Gegenmoment kein wirksamer Gegenzug mit voller Bremswirkung auf das Metallband ohne weitere Bremsaggregate praktisch und raumsparend erzeugen: Die Lösung gemäß der DE 195 24 289 C2 konnte deshalb nicht als Anregung übernommen werden.

[0019] Insgesamt kommen folgende mit der vorgelegten Erfindung im Zusammenhang stehende vorteilhafte Merkmale und Wirkungen zur Anwendung, die aus der Lehre des der hiesigen Erfindung am nächsten kommenden Standes der Technik ebenfalls nicht zu entnehmen sind:

1. Das Gegenlager mittels der Gegenrolle zwingt zu einer einseitig berührungslosen Bremsung. Nach dem zitierten Stand der Technik hingegen ist einerseits durch das auf das Band in vertikaler Richtung wirkende Magnetfeld (Bremskraft) das Band bestrebt, sich von der Magnetrolle zu entfernen und somit das Magnetfeld zu verlassen, andererseits befindet sich das Metallband immer im Magnetfeld, welcher Umstand gerade bei langsamen Badgeschwindigkeiten sehr problematisch ist und letztendlich den praktischen Einsatz des Bremssystems bisher nicht gewährleistet hat.
Durch die Verwendung der verstellbaren Gegenrolle (der Abstand zwischen Band und Magnetrolle ist einstellbar) kann schnell und präzise das wirkende Magnetfeld der Wirbelstrombremse auf das zu bremsende Metallband verändert werden.
Es kann dabei ein Einstellbereich von 0 - 100% des maximalen zur Verfügung stehenden Magnetfeldes ausgeschöpft werden.
Durch diese Option ist sowohl die Bremskraft als auch die Erwärmung des Metallbandes jedem erforderlichen Betriebsparameter anpassbar.
Diese Möglichkeit bot der bisher offenbarte Stand der Technik nicht.
Die erfindungsgemäße Gegenrolle verhindert dies und erzeugt eine entsprechende Gegenkraft, was die Funktion der Verwendung einer Magnetrolle zur Ausübung von Bremskräften überhaupt erst gewährleistet.
Weiterhin diese Funktion unterstützend soll die Gegenrolle aus elektrisch und magnetisch nicht leitfähigem Material bestehen.
Die Regelung der Bremskraft kann erfindungsgemäß zusätzlich auch über die räumliche Veränderung (Abstand) der Gegenrolle zur Magnetrolle (hier das rotierende Magnetsystem) erfolgen.
Gleichzeitig bewirkt die Vertikalkraft eine Glättung der zur Verdrehung neigenden abzubremsenden Metallbänder und ermöglicht dadurch eine Minimierung des Luftspalts zwischen rotierendendem Magnetsystem und Band, wodurch neben der effektiven Bremswirkung eine entsprechend kleine und kompakte Bauweise ermöglicht wird.

2. Die hauptsächliche Reglung der Drehzahl zur Steuerung der Bremskraft wird über die Einstellung der Drehzahl des rotierenden Polsystems durch einen Frequenzumrichter vorgenommen.

3. Die Steuerung der Bremskraft erfolgt durch einen geschlossenen Regelkreis mittels Einsatz und Verwendung von Messaufnehmen zur Bandzugmessung und Bildung eines Regelkreises mit dem Frequenzumrichter des Motors für das ausschließlich mit Permanentmagneten bestückte rotierende Magnetsystem. Somit ist über die Steuerung eine Einstellung der erforderlichen Bremskraft genau und einfach realisierbar.

4. Entgegen dem Stand der Technik ist erfindungsgemäß ein VA Mantel um das rotierende Magnetsystem zur Aufnahme der Fliehkräfte der Permanentmagnete vorgesehen und nicht wie nach dem zitierten Stand der Technik der nachteilige Mantel aus nicht leitfähigem Material (Kunststoff). Der VA Mantel gewährleistet, dass die entstehenden Fliehkräfte der durch Permanentmagnete und nicht Elektromagnete bestückten Rolle durch die Rotation des Magnetsystems bei hoher Drehzahl aufgenommen werden können. Dabei darf das Mantelmaterial zwar elektrisch leitfähig, jedoch nicht magnetisch leitfähig sein.

5. Die Kante an dem rotierenden Magnetsystem gewährleistet die Aufnahme von Tangentialkräften, die auf die einzelnen Permanentmagneten, die sich auf der Poltrommel befinden, wirken. Durch diese Kante ist eine Verschiebung der einzelnen Magnetsegmente nicht möglich und eine dauerhafte Funktion des Bremssystems gewährleistet.

[0020] Die somit in komplexer Hinsicht geschaffene Erfindung ist sowohl für einfache Abwickel/Aufwickelanlagen für Metallbänder als auch für Längsteilanlagen der eingangs beschriebenen Art anwendbar.

[0021] Mit der Erfindung werden die bisherigen Nachteile von Wirbelstrombremsen sowieso und besonders das von rotierenden Magnctsystemen als Wirbetstrombremsung beseitigt. Die Wirbelstrombremsung mittels rotierender Magnetsysteme kann somit auch die Funktion einer einzigen Hauptbremse übernehmen, ohne nur als Vorbremse wirken zu müssen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0022] Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1

die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage in Seitenansicht mit Wirbelstrombremse als rotierendes Magnetsystem und einer Gegenrolle als Widerlager,

Fig. 2

die Einzelheit der Anlage nach Fig. 1 mit der schematischen Darstellung der Kante an dem rotierenden Magnetsystem,

Fig. 3

die schematische Darstellung der Anlage nach Fig. 1 mit dem Steuerblock und seinen Verknüpfungen,

Fig. 4

der Regelkreis als einfaches Blockschaltbild.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

[0023] Aus Figur 1 ist schematisch eine Längsteilanlage (ohne Darstellung der ggf. erforderlichen Trenneinrichtungen wie Kreismesserscheren) ersichtlich, bei der ein Metallband 1 von einer ein Coil 1.1 aufnehmenden Abwickelhaspel 2.1 auf eine Aufwickelhaspel 2.2 läuft.

[0024] Zur Abbremsung des Metallbands 1 ist ein Bremsaggregat 3 als Wirbelstrombremse 3.1, vorgesehen, die ein in seiner Geschwindigkeit einstellbares rotierendes Magnetsystem 3.2 verwendet, welches einseitig berührungslos über dem Metallband 1 angeordnet ist. Durch das rotierende Magnetsystem 3.2 wird nun in dem laufenden Metallband 1 infolge des durch das Magnetfeld induzierten Stroms ein Gegenmoment erzeugt, welches die voll erforderliche Bremskraft allein zu entfalten vermag.

[0025] Voraussetzung dafür ist, dass unterhalb des Metallbands 1 ein Widerlager 4 zur Begegnung des Ausweichens bzw. Sicherung eines (berührungslosen) Abstands a des Metallbands 1 zum rotierenden Magnetsystem 3.2 angebracht ist. Dieses Widerlager 4 ist gemäß Fig. 1 als erfindungsgemäße Gegenrolle 4.1 ausgebildet, die aus einem elektrisch und magnetisch nicht leitfähigem Material besteht.

[0026] Das rotierende Magnetsystem 4.2 ist in seiner Rotationsgeschwindigkeit einstellbar. Zur Verwirklichung sämtlicher Einwirkungsmöglichkeiten des rotierenden Magnetsystems 4.2 als Bremsaggregat ist dieses in seiner räumlichen Lage zum Metallband 1 verstellbar.

[0027] Eine optionale Erfindungsvariante kann auch darin bestehen, dass das rotierende Magnetsystem 3.2 jeweils von einer Trommel (Walzenmantel) 3.2.1 umgeben ist, wobei das Magnetsystem 3.2 mit hoher und höherer Geschwindigkeit als die der Trommel 3.2.1 angetrieben ist.

[0028] Dabei ist es möglich, eine stufenlose Einstellung des rotierenden Magnetsystems 3.2 in der Trommel 3.2 exzentrisch, um den Mittelpunkt der jeweiligen Trommel 3.2.1, schwenkbar und/oder radial verstellbar vorzunehmen und den Abstand bis hin zu einem berührungslosen Abstand zwischen Magnetsystem 3.2 und Trommel 3.2.1 stufenlos einstellbar vorzusehen.

[0029] Gemäß Fig. 2 ist zur Aufnahme der Tangentialkräfte des ausschließlich mit Permanentmagneten 3.2.3 bestückten rotierenden Magnetsystems 3.2 eine Kante 3.2.2 vorgesehen.

[0030] Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist um das rotierende Magnetsystem 3.2 ein VA-Mantel 3.3 zur Aufnahme der auf die Permanentmagnete 3.2.3 wirkenden Fliehkräfte vorgesehen.

[0031] Ein nicht dargestellter Frequenzumrichter, ein Regelkreis 5 entsprechend Fig. 4 und gemäß Fig. 3 eine Messung des Bandzuges/der Bremskraft sowie Mittel 6 zur Veränderung des Abstands a des Widerlagers 4/ der Gegenrolle 4.1 sind vorgesehen, die

a) eine Datenleitung SPS 6.1,

b) ein Eingabemodul 6.2,

c) einen Steuerteil mit Zuleitung 6.3 und einem Display 6.4 zur Anzeige von Daten,

d) eine erste Ansteuerung 6.5 der Mittel 6 zur Veränderung des Abstands a des Widerlagers 4/ der Gegenrolle 4.1,

e) eine zweite Ansteuerung 6.6 eines Motors 3.4 des rotierenden Magnetsystems 3.2 und

f) Leitungen 6.7 für die Messung der Geschwindigkeit des Metallbandes 1 und des Bandzuges/der Bremskraft an einer Umlenkrolle 3.5

aufweisen.

[0032] Mit dieser anlagemäßigen Ausführung kann das erfindungsgemäße Verfahren die eingesetzte Wirbelstrombremse 3.1 als Hauptbremse gewinnen. Die volle Bremswirkung wird allein durch das rotierende Magnetsystem 3.2 mittels der Gegenrolle 4.1 erzeugt und auf das laufende Metallband 1 als Gegenmoment ausgeübt.

[0033] Insgesamt werden die eingangs beschriebenen Nachteile des Standes der Technik wie Zerkratzen der Oberflächen von Metallbändern, so bei eloxierten Al-Bändern, beseitigt, weil die Bremswirkung einerseits einseitig berührungslos, einstellbar und voll wirksam zum Metallband 1 ohne S-förmige Umschlingungsmittel ausübbar und andererseits allein durch das rotierende Magnetsystem 3.2 mittels der Gegenrolle 4.1 erzeugt wird.

[0034] Das Verfahren ist weiterhin so ausgeführt, dass die Bremswirkung durch die Rotationsgeschwindigkeit des jeweiligen Magnetsystems 3.2 unabhängig von der Geschwindigkeit des Metallbandes 1 einstellbar ist und somit auch regelbar wird.

[0035] Entsprechend den Ansprüchen 5 und 6 sind auch andere Verfahrensausbildungen realisierbar.

[0036] Verfahrensgemäß kann dies durch die örtliche Verstellung des jeweiligen Magnetsystems 3.2 unabhängig von der Geschwindigkeit des Metallbandes 1 erfolgen. Dabei kann auch die örtliche Verstellung des jeweiligen Widerlagers 4.1 unabhängig von der Geschwindigkeit des Metallbandes eingestellt oder geregelt werden.

[0037] Das Verfahren und die Anlage gemäß der Erfindung eröffnen die Möglichkeit, mittels des rotierenden Magnetsystems 3.2 ein rechnergestütztes Programm zur Steuerung oder vielmehr Regelung der Abbremsung des gewalzten Metallbandes 1 zu realisieren, welches wahlweise oder kumulativ die Programmschritte

• Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten zur Einstellung der Geschwindigkeit des Metallbandes,
• Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten zur Einstellung der Bremswirkung des rotierenden Magnetsystems 3.2,
• Eingabe/Aufhahme/Ausgabe von Daten zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des Magnetsystems 3.2,
• Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten zur Verstellung der örtlichen Lage des Magnetsystems 3.2,
• Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten zur Einstellung des Luftspaltes a zwischen dem Magnetsystem 3.2, und dem Widerlager 4
• Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten aus den Abmessungen der Coils 1.1 und/oder
• Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten zur Verstellung der örtlichen Lage des Widerlagers 4

umfasst.

[0038] Dabei ist der Regelkreis 5 anwendbar, der gemäß Fig. 4 die Funktionen

a) Aufnahme /Eingabe der Istwerte aus einer Bremszugmessung und/oder Geschwindigkeitsmessung des Metallbandes 1,

b) Eingabe von erforderlichen Sollwerten,

c) Ausgabe eines Drehzahlwertes für das rotierende Magnetsystem 3.2,

d) Ausgabe eines Abstandswertes a für das rotierende Magnetsystem 3.2 zum Metallband 1,

e) Anzeige der Regelwerte auf einem Display 6.4

aufweist.

[0039] Das Verfahre verwendet den Frequenzumrichter zur Einstellung der Drehzahl des rotierenden Magnetsystems 3.2.

[0040] Das Verfahren ist durch

a) ein Vorwahlprogramm mit Datenberechnung aus den eingegebenen Werten von Dicke, Breite, Material, Nutzenzahl und/oder gewünschtem/r Bandzug/Bremskraft des Metallbandes 1 zur Bestimmung des Abstands a der Gegenrolle, der Drehzahl des rotierenden Magnetsystems 3.2,

b) eine Regelung des Frequenzumrichters während des laufenden Metallbandes (1) durch Messung des/r Bandzuges/Breinskraft und

c) eine Reduzierung des Bandruges/der Bremskraft durch Änderung des Abstands a und/oder der Drehzahl ab einer Bandgeschwindigkeit < eingegebener Geschwindigkeit

ausgebildet.

[0041] Schließlich wird für die Praxis eine Steuerung der induzierten Bremskraft durch Feineinstellung der Drehzahl der Poltrommel des rotierenden Magnetsystems 3.2 ermöglicht, wobei die Drehzahl variabel einstellbar über den Frequenzumrichter ist.

[0042] Der Abstand der Gegenrolle 4.1 zum rotierenden Magnetsystem 3.2 ist nach der Voreinstellung über eine nicht dargestellte elektromotorische Vorrichtung ebenfalls variabel einstellbar.

[0043] Das Vorwahlprogramm gemäß Anspruch 12 integriert eine Datenberechung aus der Eingabe von Banddicke, Bandbreite, Material, Nutzenzahl und gewünschtem Bandzug, um den Abstand der Gegenrolle 4.1 und/oder die Frequenz (Drehzahl) des rotierenden Magnetsystems 3.2 zu bestimmen. So wäre z.B. die Frequenz zu ändern, wenn sie außerhalb von 40 - 60 Hz liegt.

[0044] Nach dem Start der Anlage (Produktionsbeginn) erfolgt eine Regelung des Frequenzumrichters durch Bandzugmessung. Dabei entspricht der Rückhaltezug einer Reduzierung der Bremskraft/des Bandzugs durch Änderung des Abstands und oder der Drehzahl ab einer Bandgeschwindigkeit, die kleiner der Tippgeschwindigkeit (z.B. ca. 10 m/min) ist. Das bringt den Vorteil einer geringeren Erwärmung der Metallbänder 1 durch das rotierende Magnetsystem.

[0045] Die Steuerung umfasst den Frequenzumrichter und das Regelsystem mit dem Bandzugaufnehmer, der SPS 6.1, der Steuerung z.B. einer Pneumatik 6 für die Einstellung der Gegenrolle 4.1, das Eingabemodul 6.2 bei Datenaustausch mit der nicht dargestellten Hauptsteuerung der Anlage (Definition als Schnittstelle), wodurch kein separates Eingabemodul erforderlich wird.

[0046] Ein eigener Schaltschrank ist denkbar, in dem als Eingänge das Eingabemodul 6.2 mit Datenaustausch, eine Zuleitung (Stromversorgung), Messleitung für Bandzugaufnehmer und eine Messleitung für die Bandgeschwindigkeit vorgesehen sind. Ausgänge sind vorhanden zu Pneumatikventilen, zum Stellmotor und zur Zuleitung für den Motor 3.4. Auf dem anzeigenden Display erscheinen die Eingabedaten (als Sollwerte) und die Messdaten (als Istwerte).

Gewerbliche Anwendbarkeit

[0047] Gegenüber der Lösung nach der DE 195 24 289 C2, die jedoch eine in der Praxis unbrauchbare Vorrichtung zum Bremsen von elektrisch leitfähigen Bändern mittels Wirbelstromeffekts darstellt, weil der Magnetfelderzeugungseinrichtung eine weitere entgegengesetzt der Förderrichtung drehbare Magnetrolle zugeordnet war, wird gemäß der Erfindung, wonach unterhalb des Metallbands 1 ein Widerlager 4 zur Begegnung des Ausweichens bzw. Sicherung eines (berührungslosen) Abstands a des Metallbands 1 zum rotierenden Magnetsystem 3.2 angebracht ist, eine in der Erprobungspraxis bewährte und überraschend einfach funktionierende Lösung vorgestellt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Abbremsung eines Metallbandes (1), welches von einer Abwickelhaspel (2.1) als Coil (1.1) abläuft und auf eine Aufwickelhaspel (2.2) wieder aufläuft, mittels eines Bremsaggregates (3), umfassend eine Wirbelstrombremse (3.1), mit einem rotierenden Magnetsystem (3.2) zur Erzeugung einer auf das Metallband (1) mittels induzierten Gegenmoments einseitig berührungslos zum Metallband (1) ausgeübten Bremswirkung, wobei eine das Metallband (1) berührende Gegenrolle (4.1) als Widerlager (4) verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer elektrisch und magnetisch nicht leitfähiges Material umfassenden Gegenrolle (4.1).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremswirkung durch die Rotationsgeschwindigkeit des Magnetsystems (3.2) unabhängig von der Geschwindigkeit des Metallbandes (1) eingestellt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremswirkung durch die örtliche Verstellung des Magnetsystems (3.2) unabhängig von der Geschwindigkeit des Metallbandes (1) eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremswirkung durch die örtliche Verstellung der Gegenrolle (4.1) unabhängig von der Geschwindigkeit des Metallbandes (1) eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremswirkung durch die örtliche Verstellung des jeweiligen Magnetsystems (3.2) innerhalb einer Trommel (3.2.1) unabhängig von der Geschwindigkeit des Metallbandes (1) eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem rechnergestützten Programm zur Steuerung/Regelung der Abbremsung des gewalzten Metallbandes (1), aufweisend mindestens einen der Programmschritte

- Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten zur Einstellung der Geschwindigkeit des Metallbandes (1),

- Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten zur Einstellung der Bremswirkung des rotierenden Magnetsystems (3.2),

- Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit des Magnetsystems (3.2),

- Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten zur Verstellung der örtlichen Lage des Magnetsystems (3.2),

- Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten zur Einstellung des Luftspalles als Abstand (a) zwischen dem rotierenden Magnetsystem (3.2) und dem Metallband (1),

- Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten aus den Abmessungen der Coils (1.1) und

- Eingabe/Aufnahme/Ausgabe von Daten zur Verstellung der örtlichen Lage des Widerlagers (4).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem rechnergestützten Programm, gekennzeichnet durch einen Regelkreis (5), aufweisend die Funktionen

a) Aufnahme /Eingabe der Istwerte aus einer Bremszugmessung und/oder Geschwindigkeitsmessung des Metallbandes ( 1),

b) Eingabe von erforderlichen Sollwerten,

c) Aufgabe eines Drehzahlwertes für das rotierende Magnetsystem (3.2),

d) Ausgabe eines Abstandswertes (a) für das rotierende Magnetsystem (3.2) zum Metallband (1),

e) Anzeige der Regelwerte auf einem Display (6.4).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Frequenzumrichters zur Einstellung der Drehzahl des rotierenden Magnetsystems (3.2).

10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch

a) ein Vorwahlprogramm mit Datenberechnung aus den eingegebenen Werten von Dicke, Breite, Material, Nutzenzahl und/oder gewünschtem/r Bandzug/Bremskraft des Metallbandes (1) zur Bestimmung eines Abstands der Gegenrolle und/oder der Drehzahl des rotierenden Magnetsystems (3.2),

b) Regelung des Frequenzumrichters während des laufenden Metallbandes (1) durch Messung des/r Bandzuges/Bremskraft und

c) Reduzierung des Bandzuges/der Bremskraft durch Änderung des Abstands und/oder der Drehzahl ab einer Bandgeschwindigkeit < eingegebener Geschwindigkeit.

11. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, aufweisend eine ein Coil (1.1) aufnehmende Abwickelhaspel (2.1), eine Aufwickelhaspel (2.2) und ein Bremsaggregat (3) mit einer Wirbelstrombremse (3.1) als ein rotierendes Magnetsystem (3.2), welches berührungslos zu einem von der Abwickelhaspel (2.1) zur Aufwickelhaspel (2.2) laufenden Metallband (1) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine zum rotierenden Magnetsystem (3.2) korrespondierende und das Metallband (1) berührende Gegenrolle (4.1) als Widerlager (4).

12. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Gegenrolle (4.1) aus elektrisch und magnetisch nicht leitfähigem Material.

13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftspalt als Abstand (a) zwischen rotierendem Magnetsystem (3.2) und Metallband (1) stufenlos einstellbar ist.

14. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Magnetsystem (3.2) in seiner Rotationsgeschwindigkeit einstellbar ist.

15. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Magnetsystem (3.2, 4.3) in seiner räumlichen Lage zum Metallband (1) verstellbar ist.

16. Anlage nach einem der Anspruche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Magnetsystem (3.2) von einer Trommel (3.2.1) umgeben ist, wobei das Magnetsystem (3.2) mit höherer Geschwindigkeit als die der Trommel (3.2.1) drehbar ist.

17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Magnetsystem (3.2) in der Trommel (3.2.1) exzentrisch angeordnet ist.

18. Anlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Magnetsystem (3.2) um den Mittelpunkt der jeweiligen Trommel (3.2.1) schwenkbar angeordnet ist.

19. Anlage nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Magnetsystem (3.2) relativ zum Mittelpunkt der jeweiligen Trommel (3.2.1) radial verstellbar angeordnet ist.

20. Anlage nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand als berührungsloser Abstand zwischen rotierendem Magnetsystem (3.2) und Trommel (3.2.1) stufenlos einstellbar ist.

21. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der Tangentialkräfte von Permanentmagneten (3.2.1) eine Kante (3.2.2) auf dem rotierenden Magnetsystem (3.2) vorgesehen ist.

22. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass um das rotierende Magnetsystem (3.2) ein VA-Mantel (3.3) zur Aufnahme der Fliehkräfte der Permanentmagnete (3.2.3) vorgesehen ist.

23. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Frequenzumrichter, ein Regelkreis (5) und eine Messung des Bandzuges/der Bremskraft sowie Mittel (6) zur Veränderung des Luftspalts zwischen rotierendem Magnetsystem (3.2) und Metallband (1) als Abstand (a) mittels der Gegenrolle (4.1) vorgesehen sind, die aufweisen

a) eine Datenleitung SPS (6.1),

b) ein Eingabemodul (6.2),

c) einen Steuerteil mit Zuleitung (6.3) und Display (6.4) zur Anzeige von Daten,

d) eine erste Ansteuerung (3.5) der Mittel (6) zur Veränderung des Luftspalts zwischen rotierendem Magnetsystem (3.2) und Metallband (1) als Abstand (a) mittels der Gegenrolle (4.1),

e) eine zweite Ansteuerung (6.6) eines Motors (3.4) des rotierenden Magnetsystems (3.2) und

f) Leitungen (6.7) für die Messung der Geschwindigkeit des Metallbandes (1) und des Bandzuges/der Bremskraft.

Claims

1. A method for braking a metal strip (1) which runs off as coil (1.1) from a wind-out coiler (2.1) and runs onto a wind-on coiler (2.2) again, by means of a brake assembly (3), comprising an eddy current brake (3.1), with a rotating magnet system (3.2) for the generation of a braking effect exerted onto the metal strip (1) by means of an induced counter-torque to one side in a non-contact manner to the metal strip (1), in which a counter-roller (4.1) touching the metal strip (1) is used as support bearing (4).

2. The method according to Claim 1, characterized by the use of a counter-roller (4.1) comprising electrically and magnetically non-conductive material.

3. The method according to Claim 1 or 2, characterized in that the braking effect is set by the rotation speed of the magnet system (3.2) independently of the speed of the metal strip (1).

4. The method according to any of Claims 1 to 3, characterized in that the braking effect is set by the local adjustment of the magnetic system (3.2) independently of the speed of the metal strip (1).

5. The method according to any of Claims 1 to 4, characterized in that the braking effect is set by the local adjustment of the counter-roller (4.1) independently of the speed of the metal strip (1).

6. The method according to any of Claims 1 to 5, characterized in that the braking effect is set by the local adjustment of the respective magnet system (3.2) inside a drum (3.2.1) independently of the speed of the metal strip (1).

7. The method according to any of Claims 1 to 6 with a computer-based program for controlling/regulating the braking of the rolled metal strip (1), having at least one of the program steps

- Input/Acquisition/Output of data for setting the speed of the metal strip (1),

- Input/Acquisition/Output of data for setting the braking effect of the rotating magnet system (3.2),

- Input/Acquisition/Output of data for setting the rotation speed of the magnet system (3.2),

- Input/Acquisition/Output of data for setting the local position of the magnet system (3.2),

- Input/Acquisition/Output of data for setting the air gap as distance (a) between the rotating magnet system (3.2) and the metal strip (1),

- Input/Acquisition/Output of data from the dimensions of the coils (1.1) and

- Input/Acquisition/Output of data for adjusting the local position of the abutment (4).

8. The method according to any of Claims 1 to 7 with a computer-based program, characterized by a control circuit (4) having the functions

a) Acquisition/Input of the actual values from a brake tension measurement and/or speed measurement of the metal strip (1),

b) Input of necessary rated values,

c) Output of a rotation speed value for the rotating magnet system (3.2),

d) Output of a distance value (a) for the rotating magnet system (3.2) to the metal strip (1),

e) Indication of the regulation values on a display (6.4).

9. The method according to any of Claims 1 to 8, characterized by the use of a frequency converter for setting the rotation speed of the rotating magnet system (3.2).

10. The method according to Claim 9, characterized by

a) a pre-selection program with data computation from the input values of thickness, width, material, number of blanks and/or desired strip tension/braking force of the metal strip (1) to determine a distance of the counter-roller and/or the rotation speed of the rotating magnet system (3.2),

b) regulating of the frequency converter during the running metal strip (1) by measuring the strip tension/braking force and

c) reducing the strip tension/braking force by altering the distance and/or the rotation speed on and after a strip speed < input speed.

11. A unit for carrying out the method according to Claim 1, having a wind-out coiler (2.1) receiving a coil (1.1), a wind-on coiler (2.2) and a brake assembly (3) with an eddy current brake (3.1) as a rotating magnet system (3.2), which is arranged in a non-contact manner to a metal strip (1) running from the wind-out coiler (2.1) to the wind-on coiler (2.2), characterized by a counter-roller (4.1) as support bearing (4), corresponding to the rotating magnet system (3.2) and touching the metal strip (1).

12. The unit according to Claim 11, characterized by a counter-roller (4.1) of electrically and magnetically non-conductive material.

13. The unit according to Claim 11 or 12, characterized in that an air gap is continuously adjustable as distance (a) between rotating magnet system (3.2) and metal strip (1).

14. The unit according to any of Claims 11 to 13, characterized in that the rotating magnet system (3.2) is adjustable in its rotation speed.

15. The unit according to any of Claims 11 to 14, characterized in that the rotating magnet system (3.2, 4.3) is adjustable in its spatial position to the metal strip (1).

16. The unit according to any of Claims 11 to 15, characterized in that the rotating magnet system (3.2) is surrounded by a drum (3.2.1), the magnet system (3.2) being rotatable at a higher speed than that of the drum (3.2.1).

17. The unit according to Claim 16, characterized in that the rotating magnet system (3.2) is arranged eccentrically in the drum (3.2.1).

18. The unit according to Claim 17, characterized in that the rotating magnet system (3.2) is pivotably arranged about the central point of the respective drum (3.2.1).

19. The unit according to any of Claims 16 or 17, characterized in that the rotating magnet system (3.2) is arranged so as to be radially adjustable relative to the central point of the respective drum (3.2.1).

20. The unit according to any of Claims 17 to 19, characterized in that a distance is continuously adjustable as non-contact distance between rotating magnet system (3.2) and drum (3.2.1).

21. The unit according to any of Claims 11 to 20, characterized in that an edge (3.2.2) is provided on the rotating magnet system (3.2) to receive the tangential forces of permanent magnets (3.2.1).

22. The unit according to any of Claims 11 to 21, characterized in that a VA casing (3.3) is provided around the rotating magnet system (3.2) to receive the centrifugal forces of the permanent magnets (3.2.3).

23. The unit according to any of Claims 11 to 22, characterized in that a frequency converter, a control circuit (5) and a measurement of the strip tension/braking force and means (6) are provided for altering the air gap between rotating magnet system (3.2) and metal strip (1) as distance (a) by means of the counter-roller (4.1), which have

a) a data line SPS (6.1),

b) an input module (6.2),

c) a control element with supply line (6.3) and display (6.4) for the indication of data,

d) a first control (3.5) of the means (6) to alter the air gap between rotating magnet system (3.2) and metal strip (1) as distance (a) by means of the counter-roller (4.1),

e) a second control (6.6) of a motor (3.4) of the rotating magnet system (3.2) and

f) lines (6.7) for the measurement of the speed of the metal strip (1) and of the strip tension/braking force.

Revendications

1. Procédé de freinage d'une bande de métal (1), qui se déroule d'une débobineuse (2.1) comme une bobine (1.1) et s'enroule à nouveau sur une bobine enrouleuse (2.2), au moyen d'un groupe de freinage (3), comprenant un frein à courant de Foucault (3.1), comportant un système d'aimant rotatif (3.2) pour générer un effet de freinage exercé sans contact sur la bande de métal (1) d'un côté au moyen d'un couple contraire induit, dans lequel un contre-rouleau (4.1) contactant la bande de métal (1) est utilisé comme culée (4).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'utilisation d'un contre-rouleau (4.1) comprenant un matériau non conducteur électriquement et magnétiquement.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, l'effet de freinage est réglé par la vitesse de rotation du système d'aimant (3.2) indépendamment de la vitesse de la bande de métal (1).

4. Procédé selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, l'effet de freinage est réglé par l'ajustage spatial du système d'aimant (3.2) indépendamment de la vitesse de la bande de métal (1).

5. Procédé selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, l'effet de freinage est réglé par l'ajustage spatial du contre-rouleau (4.1) indépendamment de la vitesse de la bande de métal (1).

6. Procédé selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, l'effet de freinage est réglé par l'ajustage spatial du système d'aimant respectif (3.2) à l'intérieur d'un tambour (3.2.1) indépendamment de la vitesse de la bande de métal (1).

7. Procédé selon une des revendications 1 à 6 comportant un programme informatisé par ordinateur pour commander/réguler le freinage de la bande de métal (1) laminée, présentant au moins une des étapes de programme :

- Entrée/enregistrement/émission de données pour régler la vitesse de la bande de métal (1),

- Entrée/enregistrement/émission de données pour régler l'effet de freinage du système d'aimant (3.2) rotatif,

- Entrée/enregistrement/émission de données pour régler la vitesse de rotation du système d'aimant (3.2),

- Entrée/enregistrement/émission de données pour régler la position spatiale du système d'aimant (3.2),

- Entrée/enregistrement/émission de données pour régler l'entrefer comme un espacement (a) entre le système d'aimant rotatif (3.2) et la bande de métal (1),

- Entrée/enregistrement/émission de données concernant les dimensions de la bobine (1.1) et

- Entrée/enregistrement/émission de données pour régler la position spatiale de la culée (4).

8. Procédé selon une des revendications 1 à 7 comportant un programme informatisé par ordinateur, caractérisé par un circuit de régulation (5), présentant les fonctions de

a) Enregistrement/entrée de la valeur effective à partir d'une mesure de tension de freinage et/ou d'une mesure de vitesse de la bande de métal ( 1),

b) Entrée des valeurs de consigne nécessaires,

c) Emission d'une valeur de vitesse de rotation du système d'aimant rotatif (3.2),

d) Emission d'une valeur d'espacement (a) du système d'aimant rotatif (3.2) par rapport à la bande de métal (1),

e) Affichage des valeurs de régulation sur un écran (6.4).

9. Procédé selon une des revendications 1 à 8, caractérisé par l'utilisation d'un convertisseur de fréquence pour régler la vitesse de rotation du système d'aimant rotatif (3.2).

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par

a) Un programme de présélection comportant un calcul de données à partir des valeurs entrées d'épaisseur, largeur, matériau, nombre d'utilisations et/ou tension de bande/force de freinage souhaitée de la bande de métal (1) pour déterminer un espacement du contre-rouleau et/ou la vitesse de rotation du système d'aimant rotatif (3.2),

b) Régulation du convertisseur de fréquence pendant la progression de la bande de métal (1) en mesurant la tension de bande/force de freinage et

c) Réduction de la tension de bande/force de freinage en modifiant l'espacement et/ou la vitesse de rotation à partir d'une vitesse de bande < vitesse entrée.

11. Installation pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, présentant une débobineuse (2.1) renfermant une bobine (1.1), une bobine enrouleuse (2.2) et un groupe de freinage (3) avec un frein à courant de Foucault (3.1)faisant office de système d'aimant rotatif (3.2), qui est disposé sans contact par rapport à la bande de métal (1) progressant de la débobineuse (2.1) à la bobine enrouleuse (2.2), caractérisée par un système d'aimant rotatif (3.2) correspondant et le contre-rouleau (4.1) contactant la bande de métal (1) faisant office de culée (4).

12. Installation selon la revendication 11, caractérisée par un contre-rouleau (4.1) en matériau non conducteur électriquement et magnétiquement.

13. Installation selon la revendication 11 ou 12, caractérisée en ce que, un entrefer peut être réglé en continu en tant qu'espacement (a) entre le système d'aimant rotatif (3.2) et la bande de métal (1).

14. Installation selon une des revendications 11 à 13, caractérisée en ce que, le système d'aimant rotatif (3.2) peut être réglé en ce qui concerne sa vitesse de rotation.

15. Installation selon une des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que, le système d'aimant rotatif (3.2, 4.3) peut être réglé en ce qui concerne sa position spatiale par rapport à la bande de métal (1).

16. Installation selon une des revendications 11 à 15, caractérisée en ce que, le système d'aimant rotatif (3.2) est entouré par un tambour (3.2.1), moyennant quoi le système d'aimant (3.2) peut être mis en rotation à une vitesse supérieure à celle du tambour (3.2.1).

17. Installation selon la revendication 16, caractérisée en ce que, le système d'aimant rotatif (3.2) est disposé excentriquement dans le tambour (3.2.1).

18. Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce que, le système d'aimant rotatif (3.2) est disposé de manière à pivoter autour du point central du tambour respectif (3.2.1).

19. Installation selon une des revendications 16 ou 17, caractérisée en ce que, le système d'aimant rotatif (3.2) est disposé de manière à se déplacer radialement par rapport au point central du tambour respectif (3.2.1).

20. Installation selon une des revendications 17 à 19, caractérisée en ce que, un espacement peut être réglé en continu comme un espacement sans contact entre le système d'aimant rotatif (3.2) et le tambour (3.2.1).

21. Installation selon une des revendications 11 à 20, caractérisée en ce que, pour absorber les forces tangentielles des aimants permanents (3.2.3), une arête (3.2.2) est prévue sur le système d'aimant rotatif (3.2).

22. Installation selon une des revendications 11 à 21, caractérisée en ce que, une gaine VA (3.3) pour absorber les forces centrifuges des aimants permanents (3.2.3) est prévue autour du système d'aimant rotatif (3.2).

23. Installation selon une des revendications 11 à 22, caractérisée en ce que, un convertisseur de fréquence, un circuit de régulation (1) et une mesure de la tension de bande / force de freinage ainsi que des moyens (6) pour modifier l'entrefer entre le système d'amant rotatif (3.2) et la bande de métal (1) faisant office d'espacement (a) au moyen du contre-rouleau (4.1) sont prévus, lesquels présentent

a) un câble de données SPS (6.1),

b) un module d'entrée (6.2),

c) une partie de commande avec un câble d'alimentation (6.3) et un écran (6.4) pour afficher les données,

d) une première unité de commande (3.5) des moyens (6) de modification de l'entrefer entre le système d'aimant rotatif (3.2) et la bande de métal (1) faisant office d'espacement (a) au moyen du contre-rouleau (4.1),

e) une deuxième unité de commande (6.6) d'un moteur (3.4) du système d'aimant rotatif (3.2) et
des câbles (6.7) pour mesurer la vitesse de la bande de métal (1) et de la tension de bande/ force de freinage.

Zeichnung