CH620608A5 - Apparatus for maintaining a defined tensile stress exerted on a metal strip during a levelling operation - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer während eines Richtvorganges auf ein Metallband ausgeübten, bestimmten Zugspannung zwischen zwei den Richtrollen vor- und nachgeordneten Fördereinrichtungen mit beidseitig auf das Band einwirkenden, umlaufenden Mitnehmern, wobei die Zugspannung durch eine entsprechende Messeinrichtung erfassbar ist.

Um den Richtbereich zu kleineren Banddicken und zu höheren Streckgrenzen zu erweitern und grössere Unplanhei-ten beseitigen zu können, wird das Metallband nicht nur einer Wechselbiegebeanspruchung durch die Richtrollen, sondern auch gleichzeitig einer Zugspannung unterworfen, die zwischen zwei den Richtrollen vor- und nachgeordneten Fördereinrichtungen aufgebaut wird, indem die den Richtrollen nachgeordnete Fördereinrichtung das Band mit einer grösseren Geschwindigkeit als die den Richtrollen vorgeordnete Fördereinrichtung bewegt. Wesentlich für den Aufbau der Zugspannung im Band ist dabei natürlich, dass das Band von den Fördereinrichtungen schlupffrei mitgenommen wird. Um dies zu gewährleisten, werden üblicherweise als Fördereinrichtungen Gerüste mit zwei mit Abstand voneinander angeordneten Treiberollen verwendet, um die das Band S-förmig geschlungen wird. Die S-förmige Führung des Bandes ergibt einen entsprechenden Umschlingungswinkel, der neben dem Reibungskoeffizienten zwischen dem Band und den Treiberrollen massgebend für die auf das Band ausübbare Zugkraft ist. Da der Umschlingungswinkel bei einer Treiberrolle aus konstruktiven Gründen nicht höher als etwa 240° gewählt werden kann, sind zur Erreichung höherer Zugspannungen in der Regel vier und mehr Treiberrollen notwendig, was aber eine vergleichsweise grosse Baulänge der Fördereinrichtungen bedingt. Dazu kommt noch, dass der Reibungskoeffizient nicht als konstant angesehen werden darf, weil beispielsweise geringste Feuchtigkeit bereits den Reibungskoeffizienten gebräuchlicher Werkstoffpaarungen stark vermindert. Ist auf Grund der Walz-, Lager- und Verarbeitungsbedingungen der Metallbänder der Reibungskoeffizient von vornherein klein, so kann unter Umständen der gewünschte Zug durch die Fördereinrichtungen gar nicht mehr erreicht werden. Ausserdem ist es kaum möglich, die zwischen den beiden Fördereinrichtungen aufgebauten Zugspannungen auf einen konstanten Wert zu regeln, wenn der Reibungskoeffizient in weiten Grenzen schwankt. Schliesslich kann mit einfachen S-Rollen-Gerüsten keine Zugspannung aufgebaut werden, wenn die Eingangsspannung des Metallbandes verschwindend gering ist, was ebenfalls eine Einschränkung des Anwendungsbereiches solcher Fördereinrichtungen ergibt.

Die Konstruktion der Fördereinrichtungen wird aber nicht nur von der Forderung nach einer möglichst grossen Zugspannungsübertragung auf das zu fördernde Band, sondern auch von der Forderung bestimmt, dass nach dem Richtvorgang in der Fördereinrichtung das Band keiner plastischen Deformation ausgesetzt werden soll. Dies ist für Bänder mit geringer Dicke und hoher Streckgrenze mit vergleichsweise kleinen Treiberrollendurchmessern zu erreichen. Für dickere Bänder mit niedriger Streckgrenze, beispielsweise für ein Band mit einer Dicke grösser als 1 mm und einer Streckgrenze kleiner als 150 N/mm2, ergeben sich aus der Forderung, plastische Deformationen zu vermeiden, sehr grosse Treiberrollendurchmesser, die 1000 mm weit übersteigen können.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass der bisher auf Metallbänder mit geringer Dicke und hoher Streckgrenze beschränkte Anwendungsbereich von Streckbiegerichtmaschinen auch auf Bänder mit vergleichsweise grosser Dicke und niedriger Streckgrenze ausgedehnt werden kann und dass der ungünstige Einfluss niedriger und sich ändernder Reibungskoeffizienten zwischen dem Richtgut und der Fördereinrichtung weitgehend ausgeschaltet wird.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass die umlaufenden Mitnehmer jeder Fördereinrichtung das Band zwischen sich einer Druckbelastung unterwerfen und die Anpresskraft der Mitnehmer an das Band in Abhängigkeit von der gemessenen Zugspannung regelbar ist. Da die Mitnehmkraft der Fördereinrichtungen nach der erfindungsgemässen Konstruktion einerseits vom Reibungskoeffizienten zwischen den Mitnehmern und dem Richtgut und anderseits von der Anpresskraft der Mitnehmer an das Richtgut abhängt, kann ohne weiteres eine konstante Mitnehmkraft und damit eine konstante Zugspannung im Band trotz eines sich ändernden Reibungskoeffizienten erzielt werden. Es braucht nämlich lediglich die Anpresskraft der Mitnehmer an das Richtgut in Abhängigkeit von dem sich ändernden Reibungskoeffizienten geregelt zu werden. Da der sich ändernde Reibungskoeffizient sich unmittelbar in einer Zugspannungsänderung im Band auswirkt, kann auch die Änderung des Reibungskoeffizienten ohne Schwierigkeiten durch Messung der Zugspannung des Bandes erfasst werden. Für diese Aufgabe ist jede Messeinrichtung brauchbar, die die Zugspannungen im Band mit einer ausreichenden Genauigkeit bestimmt. Es sind daher Messeinrichtungen, die auf zugspannungsbedingten Änderungen der magnetischen Eigenschaften des Werkstoffes ansprechen, genauso denkbar wie die für die Zugspannungsmessung übliche Messung der Lagerkräfte der Mitnehmer. Es ist aber auch möglich, die beiden Fördereinrichtungen relativ gegeneinander beweglich zu lagern und gegenseitig abzustützen, wobei für die Belastung dieser Abstützung eine Messeinrichtung vorgesehen

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ist. Die zufolge der im Band aufgebauten Zugspannungen auf die Fördereinrichtungen wirkenden Kräfte, die als Mass für die Zugspannungen genommen werden können, sind nämlich aus der Belastung der Abstützung ablesbar.

Durch eine Regelung der Anpresskraft der Mitnehmer an das Band in Abhängigkeit von der gemessenen Zugspannung kann somit der unangenehme Einfluss des niedrigen und sich ändernden Reibungskoeffizienten kompensiert und ausgeschaltet werden. Die Konstruktion der Fördereinrichtungen kann dabei eine geringe Baulänge aufweisen, weil jeweils nur zwei Mitnehmer erforderlich sind. Diese Mitnehmer brauchen aber auch keine besonders grossen Durchmesser aufzuweisen, weil das Band nicht um sie geschlungen, sondern zwischen ihnen mit Anpressdruck gefördert wird.

Es sind zwar bereits Fördereinrichtungen mit Treibwalzen bekannt, deren Anpressdruck an das zu fördernde Metallband geregelt werden kann (FR-PS 2 163 949), doch soll durch diese Regelung eine Schlupfmöglichkeit für das Band geschaffen werden, was gerade im Gegensatz zur erfindungsgemässen Lösung steht. Bei der bekannten Vorrichtung werden nämlich sowohl die Richtwalzen als auch das nachgeordnete Treibgerüst von einem gemeinsamen Motor angetrieben, so dass stets ein konstantes Drehzahlenverhältnis zwischen den Richtwalzen und den Treibwalzen vorhanden ist. Sich durch verschiedene Welligkeiten ergebende Längenänderungen des Bandes zwischen Richteinrichtung und Treibgerüst werden durch die Schlupfmöglichkeit im Bereich des Treibgerüstes berücksichtigt, was die Verwendung eines einzigen Antriebsmotors erst ermöglicht. Die bekannte Vorrichtung kann aber aus diesem Grund keine Lehre zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe geben, weil mit Hilfe der Erfindung ja ein möglicher Schlupf verhindert werden soll.

Wird nur die Zugspannung zwischen den beiden Fördereinrichtungen gemessen, so kann aus dieser Messung noch nicht abgelesen werden, bei welcher der beiden Fördereinrichtungen gegebenenfalls eine Erhöhung der Anpresskraft erforderlich ist. Zu diesem Zweck kann vorgesehen werden, dass die Stelleinrichtungen für die Anpresskraft der Mitnehmer der beiden Fördereinrichtungen in Abhängigkeit von der durch entsprechende Messeinrichtungen erfassten Drehmomentbelastung der zugehörigen Mitnehmer von der Regeleinrichtung ansteuerbar ist. Sinkt die Drehmomentbelastung eines Mitnehmers nämlich ab, so muss bei konstantem Antrieb dieses Mitnehmers eine Änderung der Reibungsverhältnisse zwischen dem Mitnehmer und dem Band eingetreten sein. Der sich ändernde Reibungskoeffizient wird also über die Drehmomentbelastung der Mitnehmer erfasst und dazu verwendet, der Regeleinrichtung anzuzeigen, welche der beiden Fördereinrichtungen beim Absinken der Zugspannung im Sinne einer Erhöhung der Anpresskraft angesteuert werden muss. Die Drehmomentbelastung, die der Mitnehmkraft gleichzusetzen ist, kann dabei beispielsweise über die Belastung des Antriebsmotors oder über eine Drehmomentmesswelle erfasst werden.

Besonders einfache Verhältnisse können sich ergeben,

wenn die Mitnehmer als Walzen ausgebildet sind, wobei zumindest eine Walze eines zusammenwirkenden Walzenpaares in verstellbaren Lagern gelagert ist. Die Walzen-Mitnehmer sind nämlich vergleichsweise einfach aufgebaute Konstruktionselemente, deren Lagerung keinerlei Schwierigkeiten bereitet. Mit Hilfe der Walzen lassen sich aber nur sehr schmale, streifenförmige Anpressflächen bei einer rein elastischen Deformation des Richtgutes erreichen, was die mögliche Anpresskraft je nach den Materialeigenschaften beschränken könnte. Um höhere Anpresskräfte aufbringen zu können, können die Mitnehmer als endlose Bänder, wie Glieder- oder Raupenbänder, ausgebildet sein, die entweder auf einer die Anpresskräfte übertragenden Umlaufbahn gelagert oder um Umlenkrollen geführt und mit Hilfe von zwischen den Umlenkrollen angeordneten Druckkörpern gegen das Metallband pressbar sind. Diese endlosen Bänder können im Anpressbereich parallel zum Richtgut geführt werden, so dass sich vergleichsweise grosse Auflageflächen ergeben und grosse Anpresskräfte erzielt werden können.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer während eines Richtvorganges auf ein Metallband ausgeübten Zugspannung zwischen zwei den Richtrollen vor- und nachgeordneten Fördereinrichtungen in Seitenansicht,

Fig. 2 ein Blockschaltbild dieser Vorrichtung und

Fig. 3 und 4 verschiedene Ausführungsformen von Mitnehmern in Seitenansicht.

Die dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer die Richtrollen 1 aufweisenden Richtmaschine 2 und zwei dieser Richtmaschine bezüglich der Durchlaufrichtung des Metallbandes 3 vor- und nachgeordneten Fördereinrichtungen 4 und 5, zwischen denen auf das Band 3 eine Zugspannung ausgeübt wird, die sich der durch die Richtrollen bedingten Wechselbiegespannung überlagert. Die Fördereinrichtungen 4 und 5 weisen Mitnehmer 6 auf, die mit Hilfe von Antriebsmotoren 7 in Umdrehungen versetzt werden können und das zwischen ihnen einer Druckbelastung ausgesetzte Band 3 weiterfördern. Da die Mitnehmer 6 der der Richtmaschine 2 nachgeordneten Fördereinrichtung 5 das Band 3 kontinuierlich mit höherer Geschwindigkeit vortreiben als die Mitnehmer der vorgeordneten Fördereinrichtung 4, entsteht zwischen den beiden Fördereinrichtungen 4 und 5 eine elastische Materialverlängerung mit entsprechenden Zugspannungen. Durch die Überlagerung der Biegespannungen in der Richtmaschine 2 wird zusätzlich eine plastische Deformation erreicht, die den gewünschten Richteffekt ergibt. Wesentlich für den gewünschten Richteffekt ist dabei, dass die für ein bestimmtes Band entsprechend vorwählbare Zugspannung unabhängig von äusseren Einflüssen konstant gehalten werden kann. Die von den Mitnehmern 6 auf das Band 3 wirkende Mitnehmkraft muss folglich konstant gehalten werden können. Zu diesem Zweck kann der Anpressdruck der Mitnehmer 6 an das Band verändert werden. Nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist jeweils der untere Mitnehmer eines Mitnehmerpaares fest und der obere Mitnehmer verschiebbar gelagert, wobei der verschiebbare Mitnehmer mit Hilfe von auf die Lagerkörper 8 einwirkenden Hydraulikzylindern 9 verstellt werden kann. Die Anpresskraft der Mitnehmer 6 an das Band 3 kann somit über die Hydraulikzylinder 9 geändert werden, wenn sich der Reibungskoeffizient zwischen dem Mitnehmer 6 und dem Band 3 ändern sollte. Die Mitnehmkraft wird ja bei sinkendem Reibungskoeffizienten durch eine steigende Anpresskraft konstant gehalten.

Um nun die Mitnehmkraft bzw. die Zugspannungen im Band auf einem konstanten Wert halten zu können, ist eine Regeleinrichtung 10 vorgesehen, über die die Hydraulikzylinder 9 entsprechend beaufschlagt werden. Die zu regelnde Zugspannung wird im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 durch auf die Lagerkräfte ansprechende Kraftmesselemente 11 gemessen und die Messergebnisse der Regeleinrichtung 10 zugeführt, wo sie mit einem Sollwert verglichen werden.

Weicht der gemessene Istwert von dem der Regeleinrichtung vorgegebenen Sollwert ab, so werden über die Regeleinrichtung 10 Steuerventile 12 in den Hydraulikleitungen zu den Zylindern 9 entsprechend angesteuert, so dass über die Hydraulikzylinder 9 der Anpressdruck der Mitnehmer 6 geändert wird, bis die Sollzugspannung wieder erreicht ist.

Damit von der Regeleinrichtung 10 klar erkannt werden kann, welche der beiden Fördereinrichtungen angesteuert

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werden muss, wird zusätzlich die Belastung der Antriebsmotoren 7, beispielsweise über deren Stromaufnahme, gemessen und das Messergebnis der Regeleinrichtung 10 über Messleitungen 13 zugeführt. Über die Motorbelastung wird nämlich die Mitnehmkraft des zugeordneten Mitnehmers 6 erfasst, so dass bei konstantem Antrieb des Mitnehmers die Belastung des Motors als Mass für die Reibungsverhältnisse im Bereich der Mitnehmer 6 genommen werden kann. Die von einem Normalwert abweichende Motorbelastung zeigt somit an, dass sich die Reibungsverhältnisse bei dem zugehörigen Mitnehmer geändert haben und dass die entsprechende Fördereinrichtung über die als Hydraulikzylinder 9 ausgebildete Stelleinrichtung angesteuert werden muss.

Die Mitnehmer 6 können im einfachsten Fall als Walzen 14 ausgebildet sein, wie dies in Fig. 1 und 2 angedeutet ist. In Fig. 3 ist eine andere Möglichkeit einer Mitnehmerkonstruktion dargestellt. Die Mitnehmer 6 bestehen dabei aus Tragrollen 15, die paarweise verbunden sind und auf denen jeweils eine Klemmplatte 16 befestigt ist. Die so gebildeten Glieder stehen über Riemen oder Ketten 17 miteinander in Verbindung und stützen sich auf einer Umlaufbahn 18 ab, wobei ein Teil dieser Umlaufbahn 18 parallel zum Band 3 verläuft, so dass stets mehrere Druckplatten 16 auf das Band 3 einwirken können.

Nach Fig. 4 werden die Mitnehmer 6 durch ein als Zahnoder Lochriemen ausgebildetes Druckband 19 gebildet, das s endlos über Umlenkrollen 20 geführt ist und mit Hilfe von zwischen den Umlenkrollen angeordneten Druckkörpern 21 gegen das Metallband 3 gepresst werden kann. Zur schonenderen Bandbeanspruchung ist es zweckmässig, die Druckkörper 21 mit Belägen geringer Reibung zu versehen oder Gliederket-io ten zwischenzuschalten, die sich ihrerseits auf einen Zylinderrollenumlaufschuh abstützen.

Die dargestellte Stelleinrichtung für den Anpressdruck der Mitnehmer kann natürlich durch andere Stelleinrichtungen ersetzt werden. So könnten beispielsweise nicht auf die Lager-15 körper 8 wirkende Stelltriebe, sondern auf den Mantel der Walze 14 wirkende Anstellelemente, Stützwalzen, Andrückrollen od. dgl. vorgesehen sein, über die ein entsprechender Druck auf die Walzen 14 ausgeübt werden kann. Die Mitnehmer können je nach Anwendungsfall volle oder hohle Stahl-, 20 Stahlguss-, Aluminium-, Verbund- oder Sinterwerkstoffwalzen sein. In Sonderfällen sind auch Kunststoff- oder Gummiwalzen bzw. Luft- oder Vollgummireifen denkbar.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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1. Vorrichtung zum Aufrechterhalten einer während eines Richtvorganges auf ein Metallband ausgeübten, bestimmten Zugspannung zwischen zwei den Richtrollen vor- und nachgeordneten Fördereinrichtungen mit beidseitig auf das Band einwirkenden, umlaufenden Mitnehmern, wobei die Zugspannung durch eine entsprechende Messeinrichtung erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufenden Mitnehmer (6) jeder Fördereinrichtung (4, 5) das Band (3) zwischen sich einer Druckbelastung unterwerfen und dass die Anpresskraft der Mitnehmer (6) an das Band (3) in Abhängigkeit von der gemessenen Zugspannung regelbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtungen (9) für die Anpresskraft der Mitnehmer (6) der beiden Fördereinrichtungen (4, 5) in Abhängigkeit von der durch entsprechende Messeinrichtungen erfass-ten Drehmomentbelastung der zugehörigen Mitnehmer (6) von der Regeleinrichtung (10) ansteuerbar sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (6) als endlose Bänder ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die endlosen Bänder auf einer die Anpresskräfte übertragenden Umlaufbahn (18) geführt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die endlosen Bänder um Umlenkrollen (20) geführt und mit Hilfe von zwischen den Umlenkrollen (20) angeordneten Druckkörpern (21) gegen das Metallband (3) pressbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die endlosen Bänder als Gliederbänder ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die endlosen Bänder als Raupenbänder ausgebildet sind.