DE10001746A1 - Verfahren zum Entfernen von an einem bandförmigen bewegten Werkstück haftenden Verunreinigungen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von an einem bandförmigen, in seiner Längsrichtung bewegten Werkstück (4), insbesondere ein gewalztes Metallband, haftenden flüssigen und/oder festen Verunreinigungen, insbesondere Öle, Emulsionen und/oder Späne, wobei das Werkstück (4) an einer Saugdüsenanordnung (31, 32) vorbeiläuft, mit der mittels Unterdruck die Verunreinigungen abgesaugt werden. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (4) gleichzeitig in seinem jeweils der Saugdüsenanordnung (31, 32) benachbarten Bereich in die Haftkraft der Verunreinigungen am Werkstück (4) vermindernde und/oder die Verunreinigungen mobilisierende Schwingungen versetzt wird. DOLLAR A Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ent­ fernen von an einem bandförmigen, in seiner Längsrich­ tung bewegten Werkstück, insbesondere ein gewalztes Me­ tallband, haftenden flüssigen und/oder festen Verunreini­ gungen, insbesondere Öle, Emulsionen und/oder Späne, wo­ bei das Werkstück an einer Saugdüsenanordnung vorbei­ läuft, mit der mittels Unterdruck die Verunreinigungen abgesaugt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren und Vorrichtungen der genannten Art und für den genannten Verwendungszweck sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Eine erste Gruppe von Verfahren und Vorrichtungen benutzt eine Kombination von mechanischer Entfernung und Absau­ gung der Verunreinigungen, wie beispielsweise in der DE 28 43 449 C2, in der DE 35 07 936 C2 oder in der DE 195 25 650 C2 beschrieben. Als nachteilig ist bei den hieraus bekannten Verfahren und Vorrichtungen anzusehen, daß sie für die Reinigung von Werkstücken, die eine be­ sonders empfindliche Oberfläche aufweisen, und/oder für das Entfernen von Feststoffe enthaltenden Verunreinigun­ gen nicht geeignet sind. Die mechanischen Mittel, z. B. Schaber, Quetschwalzen, Abstreifer oder Wischrollen, hin­ terlassen auf empfindlichen Werkstückoberflächen unerwünschte Spuren oder gar Kratzer. Diese werden besonders deutlich und störend, wenn die Verunreinigungen Feststof­ fe, z. B. Metallspäne, enthalten. In vielen Anwendungen sind deshalb diese Verfahren und Vorrichtungen nicht ein­ setzbar.

Eine zweite Gruppe von Verfahren und Vorrichtungen ver­ zichtet auf mechanische Mittel und setzt stattdessen ei­ ne Kombination von Blasluft und Absaugung ein. Hiermit werden zwar mechanische Beschädigungen des Werkstücks vermieden, jedoch sind die für die Führung der Luft und für die Verhinderung eines unkontrollierten Austritts von Luft-Verunreinigungs-Gemischen erforderlichen techni­ schen Mittel relativ aufwendig. Außerdem verursachen die­ se Verfahren und Vorrichtungen durch das Ausblasen von Druckluft einen erheblichen Lärm, so daß zur Vermeidung von Gefahren für das Bedienungspersonal Schallschutzmaß­ nahmen ergriffen werden müssen. Hierdurch werden entspre­ chende Vorrichtungen konstruktiv aufwendig und teuer.

Schließlich ist es aus der DE 38 43 148 A1 bekannt, ein Werkstück im Tauchbad in einer Reinigungslösung mit Un­ terstützung durch Ultraschalleinwirkung zu reinigen. Für eine Reinigung von einzelnen Werkstücken mag dieses Ver­ fahren noch wirtschaftlich einsetzbar sein; für die Rei­ nigung eines bewegten, bandförmigen Werkstücks ist je­ doch dieses Verfahren in der Praxis nicht einsetzbar. Um die erforderliche Einwirkzeit der Reinigungslösung und der Ultraschallschwingungen bei einem relativ schnell be­ wegten Werkstück zu gewährleisten, müßte entweder dessen Bewegungsgeschwindigkeit sehr stark herabgesetzt werden oder ein extrem langes Tauchbad zur Verfügung gestellt werden; beides ist wirtschaftlich nicht tragbar.

Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung zu schaffen, die die dargelegten Nachteile vermeiden und mit denen insbe­ sondere mit relativ geringem technischen Aufwand, mit einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit und mit einem hohen Wirkungsgrad bandförmige, in ihrer Längsrichtung bewegte Werkstücke unter Schonung der Werkstückoberfläche gerei­ nigt werden können.

Die Lösung der das Verfahren betreffenden Aufgabe ge­ lingt erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Werkstück gleichzeitig in seinem jeweils der Saugdüsen­ anordnung benachbarten Bereich in die Haftkraft der Ver­ unreinigungen am Werkstück vermindernde und/oder die Ver­ unreinigungen mobilisierende Schwingungen versetzt wird.

Durch die Schwingungen verlieren die Verunreinigungen ei­ nen großen Teil ihrer Haftkraft gegenüber dem Werkstück, wodurch das Absaugen der Verunreinigungen erleichtert oder erst möglich wird. Das Verfahren ist problemlos am bewegten Werkstück anwendbar, da keine lange Einwirkzeit nötig ist. Zugleich wird die Werkstückoberfläche nicht durch mechanische oder chemische Reinigungsmittel bean­ sprucht, so daß auch empfindliche Oberflächen schonend von Verunreinigungen befreit werden können. Da auch kei­ ne Druckluft eingesetzt werden muß, treten die damit ver­ bundenen Geräusch- und Verschmutzungsemissionen hier nicht auf. Das Verfahren ist damit sowohl kostengünstig und wirksam durchführbar als auch unter Umweltschutz­ gesichtspunkten vorteilhaft.

Eine erste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens sieht vor, daß die Schwingungen durch eine oder meh­ rere mit einem Schwingungserzeuger versehene oder gekop­ pelte Rollen oder Walzen, die das bewegte Werkstück be­ rühren, mechanisch auf dieses übertragen werden. Auf die­ se Weise werden mit hohem Wirkungsgrad die gewünschten Schwingungen im Werkstück erzeugt, so daß ein relativ geringer Energieaufwand für die Schwingungserzeugung nötig ist. Die Rollen oder Walzen sind zweckmäßig möglichst leicht ausgeführt, damit sie den vom Schwingungserzeuger erregten Schwingungen problemlos folgen können.

Eine alternative Weiterbildung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens schlägt vor, daß die Schwingungen von mindestens einem berührungslos magnetisch oder pneumatisch auf das bewegte Werkstück einwirkenden Schwingungserzeuger er­ zeugt werden. Auch bei dieser Ausführung des Verfahrens wird die Werkstückoberfläche nicht durch mechanische Mit­ tel beansprucht, so daß auch hier eine sehr schonende Be­ handlung des Werkstücks erfolgt. Die magnetische Erzeu­ gung der Schwingungen läßt sich dann anwenden, wenn das Werkstück aus einem magnetischen Werkstoff, insbesondere Stahl, besteht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 4 bis 7 angegeben.

Die Lösung des Aufgabenteils, der die Vorrichtung be­ trifft, gelingt durch die im Anspruch 8 angegebene Vor­ richtung. Mit dieser Vorrichtung läßt sich das zuvor be­ schriebene Verfahren technisch zuverlässig und mit ver­ tretbarem konstruktiven Aufwand ausführen.

Vorteilhafte und bevorzugte Weiterbildungen und Ausge­ staltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 9 bis 15 angegeben.

Weiterhin ist die Vorrichtung zweckmäßig als verfahrbare Einheit ausgebildet, wie dies an sich von Walzgerüsten aus Walzwerken bekannt ist. Die erfindungsgemäße Vorrich­ tung kann dann in gleicher Weise wie Walzgerüste in eine Walzstraße eingefahren oder bei Bedarf aus dieser heraus­ gefahren werden. Eine Anpassung der Vorrichtung an unter­ schiedliche Werkstückquerschnitte ist schnell und einfach durch Austausch oder Form- und Lageanpassung der Saugdüsen sowie durch eine gegebenenfalls erfolgende Aus­ wechslung von Rollen oder Walzen innerhalb der Vorrich­ tung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Vorrichtung in einer schematischen perspektivischen Darstellung.

Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 umfaßt als tragendes Element einen Grundrahmen 10, von dem in der Zeichnung lediglich vier Träger in Doppel-T-Form gezeigt sind; diese Träger sind selbstverständlich untereinander über nicht dargestellte weitere Rahmenteile verbunden, so daß sie einen stabilen und in sich starren Grundrahmen 10 bilden. Unterseitig kann dieser Räder zum Verfahren der Vorrichtung 1, vor­ zugsweise auf Schienen, aufweisen, was hier nicht darge­ stellt ist.

Weiterhin umfaßt die Vorrichtung 1 eine Anordnung von mehreren Rollen 2, die jeweils um Achsen 20 drehbar ge­ lagert sind. Dabei sind mehrere Anordnungen von Rollen 2 sowohl in Längsrichtung der Vorrichtung 1 voneinander be­ abstandet als auch in Querrichtung der Vorrichtung 1 von­ einander beabstandet vorgesehen. Die Rollen 2 dienen zur Führung eines bewegten bandförmigen Werkstücks 4, z. B. ein gewalztes Metallband, von dem in der Zeichnung aus Übersichtlichkeitsgründen nur ein kurzer Abschnitt dar­ gestellt ist. Das Werkstück 4 besitzt eine flache Ober­ seite 41 und eine flache Unterseite 42 und bewegt sich in Richtung des an der Oberseite 41 eingezeichneten Bewe­ gungspfeils. Mit seiner Unterseite 42 liegt das Werk­ stück 4 auf den unteren Rollen 2 auf und wird von diesen bei seinem Durchlauf durch die Vorrichtung 1 getragen. Die oberhalb des Werkstücks 4 angeordneten weiteren Rollen 2 berühren die Oberseite 41 des Werkstücks 4 und drücken dieses gegen die unteren Rollen 2 mit einer vor­ gebbaren, zweckmäßig nur geringen Vorbelastungskraft an.

Die Rollen 2 sind jeweils in Rollenlagerkörpern 21 gela­ gert, die ihrerseits über elastische Füße 22 mit dem Grundrahmen 10 verbunden sind. Im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel der Vorrichtung 1 ist jedem Rollenlagerkör­ per 21 ein Schwingungserzeuger 5 zugeordnet, der hier je­ weils an der den Rollen 2 abgewandten Seite des Rollen­ lagerkörpers 21 an diesem zwischen dessen Füßen 22 ange­ bracht ist. Die Schwingungserzeuger 5, die von an sich bekannter Bauart sein können, werden durch hier nicht dargestellte Versorgungsleitungen mit elektrischer Ener­ gie oder Druckluft oder Hydrauliköl versorgt und erzeu­ gen eine Schwingungsbewegung in einer gewünschten Fre­ quenz, Amplitude und Schwingungsform. Diese Parameter sowie das Zusammenwirken der verschiedenen Schwingungs­ erzeuger 5 miteinander werden durch geeignete, an sich bekannte und deshalb hier nicht dargestellte Steuer- und Regeleinrichtungen erzeugt und überwacht. Die optimale Einstellung für jeden Anwendungsfall läßt sich in der Praxis am besten jeweils durch Versuche ermitteln und vorzugsweise in elektronischen Speichermedien für sich wiederholende Anwendungen speichern. Die von den Schwin­ gungserzeugern 5 erzeugten Schwingungen pflanzen sich durch die Rollenlagerkörper 21 und die Rollen 2 in das Werkstück 4 fort, so daß das Werkstück 4 bei seinem Durchlauf durch die Vorrichtung 1 im Bereich der Rollen 2 zwangsläufig in Schwingungen versetzt wird. Die in das Werkstück 4 eingebrachten Schwingungen werden gezielt so erzeugt, daß sie die Haftkraft der Verunreinigungen am Werkstück 4 vermindern und/oder die Verunreinigungen re­ lativ zum Werkstück 4 mobilisieren.

Die Verunreinigungen werden unmittelbar hinter den Rol­ len 2 abgesaugt, was hier aufgrund der Verringerung der Haftkraft und/oder aufgrund der Mobilisierung der Verun­ reinigungen relativ zum Werkstück 4 mit besonders gutem Wirkungsgrad bei vorgegebener Saugleistung möglich ist. Zum Absaugen der Verunreinigungen, die z. B. durch Walz­ öle oder Emulsionen, eventuell mit Feststoffen darin, ge­ bildet sein können, ist parallel zu jedem Paar von Rol­ len 2 jeweils eine Saugdüse 31 an der Oberseite 41 sowie jeweils eine Saugdüse 32 an der Unterseite 42 des Werk­ stücks 4 vorgesehen. Dabei verlaufen die Saugdüsen 31, 32 parallel zu den Rollen-Paaren 2, 2 quer zur Bewegungs­ richtung des Werkstücks 4 über dessen volle Breite. Die Mündungen der Saugdüsen 31, 32 werden dabei zweckmäßig so angeordnet, daß sie zwar möglichst nah am Werkstück 4 liegen, dieses aber bei seinem Durchlauf durch die Vor­ richtung 1 nicht berühren und so auch nicht dessen Ober­ fläche mechanisch beschädigen können. Alle Saugdüsen 31, 32 sind über Saugleitungen 33 mit einer an sich bekann­ ten, hier nicht dargestellten Saugeinrichtung verbunden, die den für das Absaugen erforderlichen Unterdruck er­ zeugt. Außerdem kann die Saugeinrichtung eine Abscheide- oder Filtereinheit umfassen, in der die abgesaugten Ver­ unreinigungen von der Saugluft trennbar und dann einer erneuten oder neuen Verwendung oder einer Entsorgung zuführbar sind.

Mit der Vorrichtung 1, die vorteilhaft z. B. in eine Walz­ straße integrierbar ist, läßt sich also ein bandförmiges Werkstück 4 bei seinem Durchlauf in Richtung des Bewe­ gungspfeils, der auf der Oberseite 41 des Werkstücks 4 eingezeichnet ist, von Verunreinigungen, wie Walzöl und dergleichen, befreien. Dabei ist keine mechanische Ein­ wirkung auf das Werkstück 4 erforderlich und es wird auch keine Reinigungsflüssigkeit benötigt. Das Werkstück 4 wird lediglich im jeweils innerhalb der Vorrichtung 1 befindlichen Abschnitt in Schwingungen versetzt, wobei die Schwingungen selbstverständlich auf solche Amplitu­ den und Frequenzen sowie Schwingungsformen zu beschränken sind, die eine Beschädigung des Werkstücks 4 sicher ausschließen, gleichzeitig aber die gewünschte Reinigung ermöglichen. Da die Schwingungserzeuger 5 sowie die Rol­ len 2 und ihre Rollenlagerkörper 21 über elastische Füße 22 an dem Grundrahmen 10 gelagert sind, wird der Grund­ rahmen 10 praktisch nicht von den erzeugten Schwingungen beeinflußt. Die Rollen 2 und die Rollenlagerkörper 21 sind möglichst leicht gehalten, um sie problemlos und mit geringem Energieaufwand in Schwingungen versetzen zu können. Durch die Aufteilung der Rollen 2 in mehrere schmale Rollenflächen wird die Anlagefläche am Werkstück 4 verkleinert, so daß die Schwingungen hier besonders wirksam übertragen werden, weil sich kein dickerer Film von Verunreinigungen flüssiger Art zwischen dem Umfang der Rollen 2 und der Ober- und Unterseite 41, 42 des Werkstücks 4 bilden kann, der die Übertragung der Schwin­ gungen dämpfen oder behindern könnte.

Die Saugdüsen 31, 32 sind, was in der Zeichnung nicht eigens dargestellt ist, relativ zu den Rollen 2 sowie re­ lativ zum Werkstück 4 in ihrer Position und Ausrichtung verstellbar, um ein optimales Saugergebnis zu gewähr­ leisten und um eine Anpassung an unterschiedliche Werk­ stücke 4 vornehmen zu können. Außerdem sind die Saugdü­ sen 31, 32 austauschbar, insbesondere gegen schmalere oder breitere bzw. kürzere oder längere Düsen, die je nach Breite des Werkstücks 4 ausgewählt und eingesetzt werden.

Claims (15)

1. Verfahren zum Entfernen von an einem bandförmigen, in seiner Längsrichtung bewegten Werkstück (4), ins­ besondere ein gewalztes Metallband, haftenden flüssi­ gen und/oder festen Verunreinigungen, insbesondere Öle, Emulsionen und/oder Späne, wobei das Werkstück (4) an einer Saugdüsenanordnung (31, 32) vorbei­ läuft, mit der mittels Unterdruck die Verunreinigun­ gen abgesaugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (4) gleichzeitig in seinem jeweils der Saugdüsenanordnung (31, 32) benachbarten Bereich in die Haftkraft der Verunreinigungen am Werkstück (4) vermindernde und/oder die Verunreinigungen mobi­ lisierende Schwingungen versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen durch eine oder mehrere mit ei­ nem Schwingungserzeuger (5) versehene oder gekoppel­ te Rollen (2) oder Walzen, die das bewegte Werkstück (4) berühren, mechanisch auf dieses übertragen wer­ den.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen von mindestens einem berührungs­ los magnetisch oder pneumatisch auf das bewegte Werk­ stück (4) einwirkenden Schwingungserzeuger (5) er­ zeugt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen in ei­ ner derartigen Frequenz erzeugt werden, daß das Werk­ stück (4) in einer stehenden Welle oder Resonanz schwingt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen mit einer Schwingungsfrequenz zwischen 20 und 400 Hz, vorzugsweise zwischen 45 und 55 Hz, erzeugt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Werkstück (4) durch die Schwingungen Beschleunigungen bis zu maxi­ mal 25 g, vorzugsweise zwischen 8 und 15 g, ausgeübt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen mit ei­ ner im wesentlichen sinusförmigen oder rechteckförmi­ gen oder sägezahnförmigen oder mit einer gemischten Schwingungsform erzeugt werden.

8. Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem tragenden Grundrahmen (1), mit daran angebrachten Rollen (2) oder Walzen zur Führung des bewegten Werkstücks (4) und mit einer Saugdüsenanordnung (31, 32), die mit einer Saugeinrichtung verbunden ist und mittels der die Verunreinigungen vom bewegten Werkstück (4) bei seinem Durchlauf durch die Vorrichtung (1) absaugbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorrichtung (1) mindestens ein Schwin­ gungserzeuger (5) vorgesehen ist, mit dem das Werk­ stück (4) zumindest in seinem jeweils der Saugdüsen­ anordnung (31, 32) benachbarten Bereich in die Haftkraft der Verunreinigungen am Werkstück (4) vermin­ dernde und/oder die Verunreinigungen mobilisierende Schwingungen versetzbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Rollen (2) oder Walzen oder wenigstens ein Rollen- oder Walzenlagerkörper (21) mit einem Schwingungserzeuger (5) versehen oder ge­ koppelt ist, wobei die von diesem erzeugten Schwin­ gungen über die zugehörige, das Werkstück (4) berüh­ rende Rolle (2) oder Walze mechanisch auf das Werk­ stück (4) übertragbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zumindest die Rolle (2) oder Walze oder der Rollen- oder Walzenlagerkörper (21), die/­ der mit dem Schwingungserzeuger (5) versehen oder gekoppelt ist, elastisch im Grundrahmen (1) gelagert ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer dem Werkstück (4) benachbarten Lage wenigstens ein magnetische Wechselfelder oder Luft- oder Gasdruckpulsationen abgebender Schwingungserzeu­ ger (5) vorgesehen ist, wobei von diesem die Schwin­ gungen berührungslos auf das Werkstück (4) übertrag­ bar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schwingungserzeuger (5) in seiner Schwingungsfrequenz und/oder -amplitu­ de und/oder -form einstellbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß die Saugdüsenanordnung wenigstens zwei Saugdüsen (31, 32) umfaßt, wobei je eine Saugdüse (31, 32) sich quer zur Längsrichtung des Werkstücks (4) über dessen zwei Flachseiten (41, 42) erstreckt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, da­ durch gekennzeichnet, daß die Saugdüsen (31, 32) und der oder die Schwingungserzeuger (5) relativ zueinan­ der in ihrer Position im Grundrahmen (10) verstell­ bar sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Saugeinrichtung eine Abscheide- oder Filtereinheit umfaßt, in der die ab­ gesaugten Verunreinigungen von der Saugluft trennbar und dann einer erneuten oder neuen Verwendung oder Entsorgung zuführbar sind.