DE10115389A1 - Mitnahmesysteme in Vorrichtungen zum Ziehen oder Bremsen von Rohren, Drähten, Bändern und Profilen für elektrisch leitfähige Metalle - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Mitnahmesysteme in einer Vorrichtung zum Ziehen oder Bremsen von Rohren Drähten Bändern und Profilen aus elektrisch leitfähigen Metallen und Kunststoffen, vorzugsweise in Prozesslinien, zwischen zwei gegenüberliegend angeordneten und von Kettenrädern angetriebenen, endlos umlaufenden Kettenwagensystemen, die das Rohr bzw. die Profile mit in einem geraden Mitnahmebereich auf Leisten geführten, wagenartigen Rollenblöcken Mitnahmekräfte einleiten und transportieren.
• Eine weitere sinnvolle Anwendungen besteht darin, dass nur eine umlaufende Wagenkette, als umlaufender Tische, bzw. dem Profil angepasste, ausgebildete wird. Dabei werden mittels Wirbelstromfelder oder Magnetkräfte durch Permanentmagnete oder elektrische Spulen Kräfte in das Band eingeleitet um Brems- oder Zugkräfte aufbringen zu können. Magnetisierbare Metallprofile werden durch die Anziehungskräfte auf die Wagenkette gezogen und es werden entsprechend dem µ-Wert Mitnahmekräfte erzeugt. Ebenso können Mitnahmekräfte durch den Wirbelstromeffekt erzielt werden.
• Durch die spiegelbildliche Anordnung zweier Umlaufrollen mit Permanentmagneten oder mit Elektrospulen ausgerüstet, werden durch die aufgebrachten Magnetfelder ein paralleles lineares magnetisches Wanderfeld aufgebaut, dass im elektrisch leitfähigen Profilmaterial als linearer umlaufender Wirbelstromeffekt wirkt.
• Das Erwärmen von Metallband wird erreicht, wenn über das umlaufende System konduktiv oder induktiv die Energie zugeführt wird. Dieser Effekt kann ebenso für galvanische Prozesse oder andere Prozesse Anwendung finden.
• Wird das umlaufende System mit elektronischen Messköpfen ausgerüstet so kann zum Beispiel die Banddicke, die Oberflächenbeschaffenheit, die metallischen Strukturen und ähnliches sehr genau überprüft werden, da das Metallband und der Prüfkopf über eine zu bestimmende Zeit mit identischer Geschwindigkeit in fixierter Lage arbeiten kann.
• Eine weitere sinnvolle Anwendung besteht darin, das magnetisierte Rohre, Drähte, Profile oder Metallbänder dadurch endmagnetisiert werden, dass ein paralleles lineares magnetisches Wanderfeld aufgebaut wird. Die Endmagnetisierung ist äusserst intensiv.
• Eine optimale Wirkungsweise wird erreicht, wenn der mechanische Linearantrieb durch einen elektrischen Linearantrieb betrieben wird. Diese Ausführungsform belastet das Wagenkettensystem nur im linearen Mitnahmebereich und ist somit insbesondere für grosse Kräfte und grosse Geschwindigkeiten sinnvoll.
• Wird das Bremsgerüst auf einen Verfahrrahmen gestellt, So kann innerhalb weniger Sekunden durch seitliches Verschieben von einem Profil auf das andere umgestellt werden. Das Bremsgerüst oder der Steuerrahmen kann um einen Bandzugmessrahmen erweitert werden. Hierbei hängen diese Aggregate in Blattfedern. Die Reaktionskräfte des Bandzuges werden über Messzellen mit einer geringen Hysteresis unverfälscht erfasst. Dieses Messsystem ist in der Lage, ausschliesslich die horizontalen Kräfte mit einer hohen Wiederholgenauigkeit zu messen und kann, je nach Messbereich, auf wenige Newton eingestellt werden.
• Ein derartiges Bremsgerüst für Metall- bzw. Blechbänder ist aus der internationalen Anmeldung PCT mit der Veröffentlichungsnummer WO 00/27554 bekannt. Mit diesem Gerüst läßt sich die beim Bremsen von Metallbändern benötigte Zug- bzw. Bremskraft ohne schädigende Einwirkungen auf die Oberfläche des gespaltenen oder nicht gespaltenen Bandes aufbringen.
• Die Anwendung des Wirbelstromeffektes zum Bremsen von elektrisch leitfähigem Metallband ist in der Auslegungsschrift 12 88 865 des Deutschen Patentamtes beschrieben. Diese Ausführungsform ist in der Praxis zur Anwendung gekommen. Der wesentliche Nachteil besteht darin, dass die Funktion in akzeptabler Form erst stattfindet, wenn eine Bandgeschwindigkeit von ca. 70 m/min erreicht wird. Die Bandzugregelung konnte nur durch eine Abstandsveränderung erfolgen. Das Ergebnis war unbefriedigend da bei zu geringem Abstand eine Berührung mit dem Magneten Relativbewegungen verursachten.
• In der Offenlegungsschrift DE 195 24 289 A1 wird eine weitere Wirbelstrombremse beschrieben. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die Permanentmagnete auf einer Kreisbahn bewegt werden. Für den Rückhalteeffekt steht nur eine Magnetbahn zur Verfügung. Zudem stellt sich nur für einen Bruchteil der Periode die Parallelität der Permanentmagnete ein wodurch der Rückhalteeffekt ungleichmässig und wesentlich vermindert aufgebaut wird. Um ausreichenden spezifischen Bandzug aufbringen zu können, müssten die Drehzahlen der Bremsrollen in nicht mehr beherrschbare Grössenordnungen gebracht werden. Zudem stellen sich grosse Antriebsleistungen bei einem sehr ungünstigen Wirkungsgrad ein.
• Für hohe Anspruche sehr oberflächenempfindlicher Rohre und Profile, z. B. Kupfer oder Aluminiumrohr, sind besondere Effekte zu erreichen die durch nachstehend beschriebene Erfindung möglich werden. Durch das gezielte Zuführen der Ketten mit den Rollenblöcken in einen relativ kurzen Mitnahmebereich mittels gerader Führungsleisten wird erreicht, dass der Abstand der Permanentmagnete oder Elektrospulen einen festgelegten Abstand sicher beibehält.
• Die Ausbildung eine elektrischen Linearantriebes hat den Vorteil, dass die Belastung der schanierenden Kettenwagenlaschen nur aus den Umlenk- und Fliehkräften erfolgt, während die Belastungen aus den aufzubringenden Bandzügen nur im Mitnahmebereich wirken. Die Dimensionierung der Kettenwagen kann hierdurch auf die Umlenk- und Fliehkräften beschränkt werden. Der Verschleiß wird hierdurch minimiert.
• Die Mitnahmestrecke kann so gestaltet werden, dass dem Metallrohr oder Metallprofil konduktiv oder induktiv Strom zugeführt wird. Diese Lösung kommt bei galvanischen Prozessen, bei Erwärmung des Bandes, für Messprozesse am Band und zum Aufbau von Magnetfeldern die zum Einleiten von Rückhaltekräfte vorzugsweise verwendet werden zur Anwendung. Für die Stromzuführung werden in die wagenartigen Rollenblöcke stromleitende Werkstoffe eingebracht. Der Strom läßt sich gezielt dann zuschalten, wenn die Rollenblöcke den Mitnahmebereich durchlaufen.
• Wird dieses Verfahren zur Erwärmung der Metallprofile verwendet so wird erreicht, dass gegenüber herkömmlichen gas- oder oilbefeuerten Glühofenanlagen ein besserer Wirkungsgrad vorliegt und dass zu jeder Zeit die Energiezufuhr abgeschaltet werden kann. Bei der Anwendung des Wirbelstromverfahrens kann der Bandzug durch die Differenzgeschwindigkeit der Kettenwagen zu den Profilen, durch Veränderung der Strom stärke und durch Veränderung der Frequenz die Rückhaltekraft geregelt werden.
• Nach dem gleichen System können Einzelmagnete oder Magnetspulen, die über den gesamten Segmentbereich gehen mit Spannung versorgt werden. Über die magnetischen Anziehungskräfte wird das Rohr oder Profile auf die Kettenwagen gezogen. In Abhängigkeit von diesen Kräften und dem µ-Wert können Züge über das Kettenwagensystem aufgebracht werden. Dies ist auch mittels Permanentmagnete möglich. Diese Anwendung bietet sich für magnetisierbare Metallprofile an.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 Rohr-, Draht-, Profil- und Band- Zug- und Bremsgerüst, teilweise geschnitten
• Die aufgezeigte Anordnung hat den entscheidenden Vorteil, dass für die verschiedenen Rohre oder Profile der Zug ohne Kontakt auf oder abgebaut wird. Die Züge werden auf oder abgebaut um die notwendigen Kräfte für die Verfahrenstechnik oder für Verformungen in Einformstrecken oder Kalibriergerüsten zu erhalten.
• Die 1 zeigt ein Rohr, 2 Draht, 3 Profil, 4 Flachstall, die 5 den Maschinenrahmen Zuggerüstes, 6 die obere Umlaufrolle, 7 die untere Umlaufrolle, 8 den Verschieberahmen, 9 Zugmessrahmen, 10 Wechselleisten, 11 die Permanentmagnete, die 12 die Elektrospulen, 16 zeigt die Kettenkästen, 13' die obere Wagenkette, 13' die untere Wagenkette, 14 das obere Laufschienensystem, 15 das untere Laufschienensystem, 17 Anstellzylinder, 18 Positionierantrieb.
• Die Wagenketten 13 und 13' setzen Sich aus einer Vielzahl miteinander gekoppelter, wagenartiger Rollenblöcke 25 zusammen, die sich über die gesamte Breite eines in Pfeilrichtung einlaufenden Rohres oder Profils 1-4 erstrecken und mit zumindest beidseitigen Stützrädern 23 sowie Seitenführungsrollen 24 auf einer Laufbahn abrollen bzw. sich seitlich an diese legen. Die Laufbahn wird zu einem Mitnahmebereich geführt, in dem die gegenüberliegenden Rollenblöcke 25 die Profile 1-4 beidseitig erfassen und den gewünschten Zug einleiten.
• Fig. 2 Seitenansicht eines Zuggerüstes mit Zug-Messrahmen und Verschieberahmen, teilweise geschnitten
• Dieser Schnitt zeigt die kompakte Konstruktion in Profillaufrichtung.
• Die 5 zeigt den Maschinenrahmen Zuggerüstes, 6 die obere Umlaufrolle, 7 die untere Umlaufrolle 8 den Verschieberahmen, 9 Zugmessrahmen, 10 Wechselleisten mit den Permanentmagneten 11 oder Elektrospulen 12, 13 obere Wagenkette, 13' untere Wagenkette, 25 Kettenwagen, 17 Anstellzylinder, 18 Positionierantrieb, 19 Elektro-Linearantrieb, das Gerüst 5 hängt mittels Blattfedern 20 im Messrahmen 9. Der Bandzug kann mittels Wägezellen 21 ohne Verfälschung durch Umlenkungen mit einer sehr geringen Hysteresis und sehr genauer Wiederholgenauigkeit gemessen werden. Das Brems- und Zuggerüst 5 besteht aus dem Rahmen, gegenüberliegend angeordneten Umlaufrollen 6 + 7, und von denen sich die obere Umlaufrolle 6 mittels Zylinder 17 gegen die untere Umlaufrolle 7 angestellt wird.
• Fig. 3 Vor- und Rückzüge durch Wirbelstromfelder
• Die Wechselleisten 10 sind mit einer bis X-fachen Profilgestaltung ausgerüstet. Für einen Programmwechsel wird die Maschine seitlich verschoben um das neue Profil in die Fertigungslinie zu stellen. Die Rüstzeiten werden somit auf ein Minimum reduziert. Die Mitnahmebreite entspricht der Anzahl der wirkenden Kettenwagen und kann von den Anforderungen abhängig gestaltet werden.
• Werden die Beschichtungsträger 10 mit Permanentmagneten 11 oder Magnetspulen 12 bestückt die Magnetfelder, bzw. Wirbelstromfelder aufbauen, so können elektrisch leitfähige Rohre und Profile, insbesondere Bänder aus Aluminium, Kupfer so wie ihre Legierungen sowie alle elektrisch leitfähigen Metalle und Kunststoffe, zum Einleiten von Zügen verwendet werden. Wird die Wagenkette gegen die Bandlaufrichtung bewegt, so entstehen Rückhaltekräfte, in Laufrichtung Zugkräfte. Bei Zugkräften muss die Umlaufgeschwindigkeit grösser sein als die Geschwindigkeit der Profile, da nur über die Differenzgeschwindigkeit der Zug aufgebaut werden kann. Die Länge der Kontaktstrecke kann den Bedarfsfall angepasst werden.
• Diese Ausbildungsform ist für Rohre, Draht Profile und Band mit höchstem Oberflächenanspruch von grossem Interesse, da kein Kontakt zum Mitnahmesystem vorhanden ist. Der Abstand zwischen den Permanentmagneten 11 oder Elektrospulen 12 kann dadurch konstant gehalten werden, dass die Abstützung der Umlaufrollen durch die elastischen Blöcke 27 eingestellt werden. Die Profile 1-4 schweben durch die Abstosskräfte zwischen den Permanentmagneten 11 oder den Spulen 12. Werden die Zylinder 17 durch Spindelantriebe ersetzt, so kann der Abstand eingestellt werden und die Maschine erhält hiermit ein zusätzliches Regelglied.
• Fig. 4 Vor- und Rückzüge durch Magnetfelder
• Werden die Beschichtungsträger 10 mit Permanentmagneten 11 oder Magnetspulen 12 bestückt die Magnetfelder aufbauen, so können magnetisierbare Profile 1-4, zum Einleiten von Zügen verwendet werden. Die Wagenkette wird dabei in Bandlaufrichtung bewegt. Die Länge der Kontaktstrecke kann den Bedarfsfall angepasst werden. Durch einen Schutzgurt 28 kann das Ablösemoment gestaltet werden.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Ziehen oder Bremsen von Rohren, Drähten, Metallband und Profilen, vorzugsweise in Prozeßlinien zwischen zwei gegenüberliegend angeordneten, von Kettenrädern oder von einem Linearantrieb (19) angetriebenen, endlos umlaufenden Wagenkettensystemen (13 + 13'), die die Profile (1-4) in einem geraden Mitnahmebereich, auf Schienen (15) geführten, wagenartigen Rollenblöcken (25) mit Permanentmagneten oder mit Elektrospulen ausgerüstet werden und durch die ein paralleles lineares magnetisches Wanderfeld aufgebaut wird, daß im elektrisch leitfähigen Profilmaterial als linearer umlaufender Wirbelstromeffekt wirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Permanentmagnete oder Elektrospulen, die durch Formgebung und Füllstücke gezielt der Aufgabe angepaßt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Mitnahmebereich geteilte Pemanentmagnete vorhanden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Anbringen von Magnetspulen auf den Rollenblöcken zum Aufbau der Wirbelstromfelder.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch den Antrieb der Wagenkette mittels Elektro-Linearmotor.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Schwimmen des Bremsgerüstes in einem Meßrahmen, so daß die Reaktionskräfte horizontal abgestützt und mittels Wägezellen ermittelt werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch das Aufbauen und Abbauen eines linearen Bandzuges mittels Wirbelstrom system.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch das Aufbauen eines linearen Bandzuges mittels Wirbelstromsystem durch die Bewegung gegen die Bandlaufrichtung.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch das Endmagnetisieren von magnetisierten Metallen durch ein paralleles lineares magnetisches Wanderfeld.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch das Aufbauen eines linearen Bandzuges mittels Magnetkräften.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch das Anordnen von Zug- und Bremsgerüsten zum Zweck des Streckrichtens.