DE202016008593U1

DE202016008593U1 - Berührungsloses magnetisches Lenken

Info

Publication number: DE202016008593U1
Application number: DE202016008593.0U
Authority: DE
Original assignee: Novelis Inc Canada; Novelis Inc
Current assignee: Novelis Inc Canada; Novelis Inc
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2018-08-23
Anticipated expiration: 2026-06-09
Also published as: BR122020021459B1; KR102178232B1; WO2016200917A2; CN107735188B; CN111974828A; KR20200034837A; JP2018527186A; MX2017015931A; CA2987771A1; EP3308387A2; US20160363164A1; EP3308387B1; CA3041268A1; CA3041268C; US20200332834A1; JP6801039B2; CN107735188A; US11125271B2; BR112017026362A2; ES2787711T3

Abstract

Magnetische Lenkvorrichtung zum Lenken eines sich bewegenden Metallstreifens, wobei die Vorrichtung umfasst:wenigstens einen magnetischen Rotor, welcher drehbar ist, um ein wechselndes Magnetfeld an dem sich bewegenden Metallstreifen zu induzieren, wobei das wechselnde Magnetfeld dazu geeignet ist, eine Kraft in dem sich bewegenden Metallstreifen zu generieren, um eine Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens in Richtung einer Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie zu lenken.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Erfindung nimmt den Vorteil der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/173,097 , welche am 9. Juni 2015 eingereicht wurde, in Anspruch, welche hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit eingeschlossen ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen eine Verarbeitung von Metallstreifen und spezifischer ein Lenken oder Steuern von Metallstreifen, insbesondere nicht eisenhaltigen Metallstreifen, während einer Verarbeitung.
Hintergrund
Viele Metallbearbeitungsprozesse involvieren ein Bearbeiten und ein Verarbeiten kontinuierlicher Metallstreifen. Ein Verarbeitungsmetall wie Streifen ermöglichen, dass lange Längen von Metall schnell verarbeitet werden können, aber erfordert, dass der Metallstreifen innerhalb einer bestimmten Abweichung von der gewünschten Durchlauflinie der Verarbeitungseinrichtung zentriert bleibt. Wenn der Streifen zu weit von der gewünschten Durchlauflinie der Einrichtung weg wandert, kann der Streifen eine ungewünschte Berührung mit Rändern der Einrichtung machen, der Streifen kann nicht richtig verarbeitet werden (z. B. nicht gleichmäßig erwärmt oder gekühlt) oder andere ungewünschte, gefährliche oder kostspielige Wirkungen können resultieren. In bestimmten Einrichtungen wird der Metallstreifen unter einer hohen Spannung gehalten und ein aktives Lenken kann nicht notwendig sein. Jedoch kann die Notwendigkeit für ein aktives Lenken oder Steuern ansteigen, wenn der Metallstreifen nicht unter einer hohen Spannung gehalten wird, zum Beispiel, wenn der Streifen zuerst einer Kaltwalzanlage zugeführt wird oder wenn der Metallstreifen in einer Durchlaufglühanlage verarbeitet wird. Ein aktives Lenken kann auch unter anderen Umständen nützlich sein.
Zusätzlich können bestimmte Metalle, wie zum Beispiel Aluminium, durch eine Berührung mit einer Einrichtung geschädigt werden. Die Verwendung einer berührungslosen Einrichtung kann besonders bei einer Verarbeitung eines Metalls wünschenswert sein, wenn das Metall weich ist (z. B. aufgrund eines Erwärmens). Zusätzlich können bestimmte Metalle durch örtlich begrenzte Hotspots in dem Metall geschädigt werden.
Zusammenfassung
Der Ausdruck Ausführungsform und ähnliche Ausdrücke sollen allgemein den gesamten Gegenstand dieser Offenbarung und die nachstehenden Ansprüche betreffen. Aussagen, welche diese Ausdrücke enthalten, sollten derart verstanden werden, dass sie den hierin beschriebenen Gegenstand oder die Bedeutung oder den Umfang der nachstehenden Ansprüche nicht beschränken. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, welche hierin abgedeckt sind, sind durch die nachstehenden Ansprüche definiert, nicht durch diese Zusammenfassung. Diese Zusammenfassung ist ein allgemeiner Überblick über verschiedene Aspekte der Offenbarung und führt einige der Konzepte ein, welche ferner in dem nachstehenden Abschnitt Detaillierte Beschreibung beschrieben sind. Diese Zusammenfassung soll weder wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren noch soll isoliert verwendet werden, um den Umfang des beanspruchten Gegenstands zu bestimmen. Der Gegenstand sollte unter Bezugnahme auf geeignete Abschnitte der gesamten Beschreibung dieser Offenbarung, jeglicher oder allen Zeichnungen und jedem Anspruch verstanden werden.
Aspekte der vorliegenden Offenbarung umfassen Systeme und Vorrichtungen zu magnetischen Lenken oder Positionieren von Metall. Die Systeme und Vorrichtungen können sich bewegende Metallstreifen oder stationäre Metallteile durch die Verwendung von Magneten lenken, welche das Metall nicht physikalisch berühren, wie zum Beispiel Magnete, welche an einem Rotor montiert sind, welcher benachbart zu dem Metall positioniert ist. In einigen Fällen können stationäre Magnete benachbart zu einem sich bewegenden Metallstreifen platziert sein und Elektrizität, welche den sich bewegenden Metallstreifen durchläuft, kann eine Bewegung in dem Metallstreifen induzieren.
Eine berührungslose Lenkvorrichtung kann einen oder mehrere magnetische Rotoren umfassen, welche in der Nähe eines Metallstreifens positioniert sind. Jeder Rotor kann einen oder mehrere Permanentmagnete umfassen und kann sich drehen, um ein wechselndes Magnetfeld an den Metallstreifen weiterzugeben, welcher einen Bereich in der Nähe durchläuft. Die magnetischen Rotoren können sich um eine Drehachse drehen, welche zu der longitudinalen Bewegungsrichtung des Metallstreifens parallel ist. Die magnetischen Rotoren können positioniert sein, um in jeglicher Kombination von lateral, vertikal oder longitudinal Kräfte auf den Streifen auszuüben. Ein Steuer-/Regelmechanismus kann die Rotordrehzahl, die Rotorrichtung, die vertikale Position der Rotoren, den vertikalen Abstand zwischen den Rotoren und/oder die laterale Position der Rotoren steuern/regeln. In einigen Fällen kann der Steuer-/Regelmechanismus mit Sensoren, wie zum Beispiel ein Lichtschranken- und ein Laserabstandssensor, gekoppelt sein, um eine geschlossene Rückkopplungssteuerung/-regelung für einen Metallstreifen bereitzustellen, welcher die berührungslose magnetische Rotorlenkvorrichtung durchläuft.
Figurenliste
Die Beschreibung nimmt Bezug auf die folgenden, angehängten Figuren, in welchen eine Verwendung gleicher Bezugszeichen in verschiedenen Figuren gleiche oder analoge Komponenten darstellen soll.

1 ist eine Abbildung einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Ansicht von vorne der magnetischen Rotorlenkvorrichtung aus 1 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine vergrößerte Ansicht einer vertikalen Halterung und zweier Rotoren der magnetischen Rotorlenkvorrichtung aus 1 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
4 ist eine vergrößerte Ansicht von hinten einer vertikalen Halterung und zweier Rotoren der magnetischen Rotorlenkvorrichtung aus 1 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
5 ist eine vergrößerte Ansicht einer vertikalen Halterung und zweier Rotoren der magnetischen Rotorlenkvorrichtung aus 1 mit Rotorabschirmungen an Ort und Stelle gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine vergrößerte, ausgeschnittene Ansicht von vorne zweier Rotoren einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung mit Kühlmittelabschirmungen und Rotorabschirmungen an Ort und Stelle gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
7 ist eine Ansicht von oben, welche eine magnetische Permanentmagnet-Rotorlenkvorrichtung an Ort und Stelle um einen Metallstreifen abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
8 ist eine Ansicht von vorne, welche die magnetische Permanentmagnet-Rotorlenkvorrichtung aus 7 abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
9 ist eine schematisches Darstellung, welche magnetische Rotorlenkvorrichtungen abbildet, welche an verschiedenen Stellen in einer Durchlaufglühanlage positioniert sind, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
10 ist eine schematische Seitenansicht, welche versetzte Rotoren abbildet, welche verwendet werden, um eine sinuswellenartige Bewegung in einem Metallstreifen zu induzieren, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
11 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess einer Rückkopplungssteuerung/-regelung abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
12 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess zum Lenken eines Metallstreifens ohne eine Rückkopplungssteuerung/-regelung abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
13A ist eine Draufsicht einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung, welche Rotoren umfasst, welche longitudinal oberhalb eines Metallstreifens positionierbar sind, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
13B ist eine Ansicht von vorne der magnetischen Rotorlenkvorrichtung aus Fig. 13A, welche Rotoren umfasst, welche longitudinal oberhalb eines Metallstreifens positionierbar sind, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
13C ist eine Seitenansicht der magnetischen Rotorlenkvorrichtung aus Fig. 13A, welche Rotoren umfasst, welche longitudinal oberhalb eines Metallstreifens positionierbar sind, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
14 ist eine schematische Aufsichtsdarstellung, welche ein Metallverarbeitungssystem abbildet, welches eine magnetische Rotorlenkvorrichtung umfasst, welche verwendet wird, um einen Metallstreifen zu lenken, bevor er in eine Streifenverarbeitungseinrichtung eintritt, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
15 ist eine schematische Darstellung von oben des Metallverarbeitungssystem aus 14 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
16 ist eine schematische Aufsichtsdarstellung, welche ein Metallverarbeitungssystem abbildet, welches eine magnetische Rotorlenkvorrichtung umfasst, welche verwendet wird, um einen Metallstreifen zu lenken, nachdem er eine Streifenverarbeitungseinrichtung verlassen hat, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
17 ist eine schematische Darstellung von oben des Metallverarbeitungssystem aus 16 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
18 ist eine axonometrische Abbildung einer magnetischen Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
19 ist eine Ansicht von vorne der magnetischen Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom aus 18 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
20A ist Ansicht von oben der magnetischen Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom aus 18 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
20B ist eine Ansicht von oben einer magnetischen Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
21 ist eine Ansicht von vorne einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
22 ist eine ausgeschnittene Seitenansicht eines Ofens, in welchen eine magnetische Rotorlenkvorrichtung eingepasst werden kann, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
23 ist eine ausgeschnittene Seitenansicht eines Ofens, welcher modifiziert worden ist, um eine magnetische Rotorlenkvorrichtung aufzunehmen, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
24 ist eine ausgeschnittene Seitenansicht, welche eine in einen Ofen eingebaute magnetische Rotorlenkvorrichtung abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
25 ist eine ausgeschnittene Seitenansicht, welche eine an einem Ofeneingang in einen Ofen eingebaute magnetische Rotorlenkvorrichtung abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
26 ist eine ausgeschnittene Seitenansicht, welche eine an einem Ofenausgang in einen Ofen eingebaute magnetische Rotorlenkvorrichtung abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
27 ist eine Ansicht von vorne einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung, welche sekundäre Rotoren aufweist, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
28 ist eine Ansicht von vorne einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung zum Lenken eines Metallstreifens gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung
Bestimmte Aspekte und Merkmale der vorliegenden Offenbarung betreffen eine berührungslose magnetische Rotorlenkvorrichtung und Systeme für eine Verwendung. Die berührungslose Lenkvorrichtung umfasst einen oder mehrere magnetische Rotoren, welche in der Nähe eines Metallstreifens positioniert sind. Jeder magnetische Rotor umfasst einen oder mehrere Permanentmagnete (z. B. Samarium-Kobalt-, Neodym- oder andere Magnete). Da sich jeder magnetische Rotor dreht, wird ein wechselndes Magnetfeld an den Metallstreifen weitergegeben, welcher einen Bereich in der Nähe durchläuft. Die magnetischen Rotoren können sich jeweils um eine Drehachse drehen, welche zu der longitudinalen Bewegungsrichtung des Metallstreifens parallel ist. In anderen Aspekten können sich die magnetischen Rotoren um Drehachsen drehen, welche zu der longitudinalen Bewegungsrichtung des Metallstreifens senkrecht sind. Die magnetischen Rotoren können positioniert sein, um in jeglicher Kombination von lateral, vertikal oder longitudinal Kräfte auf den Streifen auszuüben. Ein Steuer-/Regelmechanismus kann die Rotordrehzahl, die Rotorrichtung, die vertikale Position der Rotoren, die laterale Position der Rotoren, den horizontalen Abstand zwischen den Rotoren und/oder den vertikalen Abstand zwischen den Rotoren steuern/regeln. In einigen Fällen ist der Steuer-/Regelmechanismus mit Sensoren, wie zum Beispiel ein Lichtschranken- und ein Laserabstandssensor, gekoppelt, um eine geschlossene Rückkopplungssteuerung/-regelung für einen Metallstreifen bereitzustellen, welcher die berührungslose magnetische Rotorlenkvorrichtung durchläuft. Die Lenkvorrichtung kann bei einem nicht eisenhaltigen, leitfähigen Metallstreifen, wie zum Beispiel Aluminium, verwendet werden. Andere leitfähige, nicht eisenhaltige Metalle können verwendet werden.
Die Lenkvorrichtung kann immer dann verwendet werden, wenn Einstellungen für eine momentane Durchlauflinie eines Metallstreifens (z. B. der Strompfad, entlang welchem sich der Metallstreifen durch die Verarbeitungseinrichtung bewegt), eine Position, eine Richtung und/oder eine Form notwendig sind. Eine Lenkvorrichtung kann verwendet werden, um einen sich bewegenden Metallstreifen in Richtung einer gewünschten Durchlauflinie zu drängen. Eine gewünschte Durchlauflinie kann ein gewünschter Pfad sein, entlang welchem sich der Metallstreifen durch die Verarbeitungseinrichtung bewegt. Eine Durchlauflinie kann eine laterale Komponente (z. B. die laterale Position des Metallstreifens innerhalb der Einrichtung, wie zum Beispiel von Seitenwänden der Einrichtung) und eine vertikale Komponente umfassen (z. B. die vertikale Position des Metallstreifens innerhalb der Einrichtung, wie zum Beispiel von einer oberen und einer unteren Wand der Einrichtung). Eine laterale Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie kann als ein Mittellinienziel bekannt sein und kann sich auf eine gewünschte Position der lateralen Mittellinie des Metallstreifens beziehen, wenn sich der Metallstreifen entlang der gewünschten Durchlauflinie bewegt. Eine vertikale Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie kann als ein vertikales Ziel bekannt sein und kann sich auf eine gewünschte Position einer vertikalen Mittellinie des Metallstreifens beziehen, wenn sich der Metallstreifen entlang der gewünschten Durchlauflinie bewegt.
Die Lenkvorrichtung kann jegliche Anzahl von Rotoren umfassen. Jeder Rotor umfasst einen oder mehrere Permanentmagnete. Geeignete Permanentmagnete können ausgewählt sein, basierend auf Stärke, Temperaturbeständigkeit und/oder anderen Faktoren. Geeignete Permanentmagnete können ausgewählt sein aus jeglichen heutzutage bekannten oder in der Zukunft entdeckten Permanentmagneten. Geeignete Permanentmagnete können Samarium-Kobalt-Magnete umfassen. Permanentmagnete können angeordnet sein um den Umfang des Rotors herum, innerhalb des Umfangs des Rotors oder können den Rotor selbst ausmachen. Permanentmagnete können in einer wechselnden Richtung um den Umfang des Rotors herum angeordnet sein. Permanentmagnete können in vielen verschiedenen Konfigurationen, wie zum Beispiel in einem Halbach-Array, angeordnet sein, um das magnetische Feld an dem Äußeren des Rotors zu konzentrieren.
Die Rotoren sind neben dem Metallstreifen auf jegliche geeignete Weise gehalten. Der Rotorarm kann eine Einrichtung umfassen, welche notwendig ist, um den Rotor anzutreiben. In einigen Fällen umfasst ein Rotorarm einen Antriebsmotor, welcher durch einen Riemen mit dem Rotor gekoppelt ist. Der Antriebsmotor steuert/regelt die Drehzahl und die Richtung der Drehung des Rotors selbst. Der Rotorarm kann an einer vertikalen Halterung montiert sein. In einigen Fällen umfasst eine einzelne vertikalen Halterung zwei Rotorarme, einen oberen Rotorarm, welcher oberhalb des Metallstreifens oder der vertikalen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie positioniert ist, und einen unteren Rotorarm, welcher unterhalb des Metallstreifens oder der vertikalen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie positioniert ist. Jegliche Anzahl von Rotorarmen kann an einer einzelnen vertikalen Halterung verwendet werden. In einigen Fällen umfasst die Lenkvorrichtung zwei vertikale Halterungen, eine rechte vertikale Halterung, welche neben dem rechten Rand des Streifens positioniert ist, und eine linke vertikale Halterung, welche neben dem linken Rand des Streifens positioniert ist. Jegliche Anzahl vertikaler Halterungen kann bei einer Lenkvorrichtung verwendet werden. Vertikalen Positionierungsmotoren können verwendet werden, um die vertikale Position eines oder mehrerer Rotorarme an einer vertikalen Halterung zu steuern. Es können genügend vertikale Positionierungsmotoren verwendet werden, um eine vertikale Bewegung aller Rotorarme an einer einzelnen vertikalen Halterung wie auch eine vertikale Trennung zwischen den Rotorarmen an einer einzelnen vertikalen Halterung bereitzustellen. Jede vertikale Halterung ist auf einer Schiene für eine horizontale Bewegung positioniert (z. B. in Richtung und weg von der Mittellinie des Streifens). Horizontale Positionierungsmotoren können verwendet werden, um die horizontale Bewegung der vertikalen Halterungen, und somit der angebrachten Rotorarme, zu steuern. In einigen Fällen können horizontale Positionierungsmotoren positioniert sein, um eine horizontale Positionierung eines einzelnen Rotors in Bezug auf seine vertikale Halterung zu steuern.
Durch die verschiedenen Positionierungsmotoren und Antriebsmotoren kann eine Lenkvorrichtung wenigstens vier Bewegungsbereiche bereitstellen: Rotordrehzahl, Rotorrichtung, vertikale Positionierung des Rotors und horizontale Positionierung des Motors. In einigen Fällen kann die Lenkvorrichtung zusätzlich wenigstens einen fünften Bewegungsbereich bereitstellen: eine vertikale Lücke zwischen einem weiteren Rotor, welcher die gleiche vertikale Halterung teilt. In einigen Fällen kann ein erster Rotor durch einen Rotormotor angetrieben werden, während ein benachbarter Rotor aufgrund der magnetischen Kopplung mit dem sich drehenden ersten Rotor angetrieben wird.
Jegliche geeignete Rotordrehzahl kann verwendet werden. In einigen Fällen kann ein Rotor stationär sein (z. B. null Umdrehungen pro Minute), bis zu einem Punkt, an welchem er benötigt wird, an welchem er mit einer gewünschten Drehzahl angetrieben wird. In einigen Fällen kann eine geeignete Drehzahl für einen Rotor von 0 Umdrehungen pro Minute (RPM - revolutions per minute) bis zu 2000 RPM reichen. In einigen Fällen kann die Geschwindigkeit 2000 RPM überschreiten. Es kann wünschenswert sein, Rotoren mit einer Drehzahl in den Bereichen von 250-2000 RPM, 500-1750 RPM, 1000-1600 RPM, 1200-1500 RPM, 1300-1500 RPM oder innerhalb jeglicher anderer Bereiche zu betreiben. In einigen Fällen können geeignete Drehzahlen von verschiedenen Faktoren abhängen, wie zum Beispiel einer vertikalen und/oder lateralen Platzierung der Drehachsen und einer Stärke der Magnete. In einigen Fällen kann eine Steuer-/Regeleinheit, welche mit einem Temperatursensor gekoppelt ist, verwendet werden, um die Drehzahl der Rotoren einzustellen, um Schwankungen der Stärke der Permanentmagnete der Rotoren zu kompensieren, wenn die Temperatur der Magnete schwankt. Zum Beispiel kann, wenn Kühlsysteme nicht dazu in der Lage sind, die Temperatur von Magneten auf einem gewünschten Niveau zu halten, die Stärke der Magnete abnehmen, und eine Steuer-/Regeleinheit kann bewirken, dass der Rotor, welcher diese Magnete haltert, seine Drehzahl erhöht, um die verringerte magnetische Stärke der Magnete zu kompensieren.
Jeder Rotor kann in einer Rotorabschirmung eingeschlossen sein. Die Rotorabschirmung kann ferner den Rotorarm und optional Abschnitte oder die gesamte vertikale Halterung einschließen. Die Rotorabschirmung kann aus einem oder mehreren Teilen bestehen. Die Rotorabschirmung kann wasserdicht sein oder kann den Rotor auf andere Weise fluidisch von der Umgebung isolieren. Die Rotorabschirmung kann aus einem magnetisch durchlässigen Material oder einem nahezu magnetisch durchlässigen Material ausgewählt sein. In anderen Worten kann die Rotorabschirmung derart ausgelegt sein, dass sie jegliches von dem sich drehenden Rotor erzeugtes Magnetfeld nicht absorbiert. Die Rotorabschirmung kann thermisch isolierend sein. Eine fluidisolierende Rotorabschirmung kann ermöglichen, dass die Lenkvorrichtung in oder in der Nähe einer bestimmten Einrichtung verwendet wird, an welcher eine Exposition zu Feuchtigkeit und Fluiden auftreten kann, wie zum Beispiel innerhalb der Abschreckabschnitte einer Durchlaufglühanlage. In verschiedenen Fällen kann die Rotorabschirmung jegliches oder eine Kombination von fluidabschirmend und/oder thermisch isolierend sein.
In einigen Fällen wird Kühlmittel durch den Rotor oder in der Nähe des Rotors zirkuliert, um die Permanentmagnete des Rotors zu kühlen. Das Kühlmittel kann ein Fluid sein, wie zum Beispiel ein Kühlgas. In einigen Fällen ist ein Wärmerohr in den Rotorarm eingebaut, um dem Rotor Wärme zu entziehen. In einigen Fällen wird Kühlmittel innerhalb eines Raums zwischen einer inneren Kühlmittelabschirmung und der Rotorabschirmung zirkuliert. Die innere Kühlmittelabschirmung kann den Rotor umgeben, wodurch dem Rotor ermöglicht wird, sich frei innerhalb der Kühlmittelabschirmung zu bewegen. Die Kühlmittelabschirmung kann den Rotor vor einem direkten Kontakt mit dem Kühlmittel schützen, während dem Kühlmittel ermöglicht wird, vorbeizuströmen und Wärme von dem Rotor und der Rotorabschirmung abzuführen. In Fällen, in welchen es nicht ungewünscht ist, dass der Rotor in einen direkten Kontakt mit dem Kühlmittel kommt (z. B. wenn Luft das Kühlmittel ist), kann Kühlmittel derart innerhalb des Volumens einer Rotorabschirmung zirkuliert werden, dass keine innere Kühlmittelabschirmung verwendet wird.
Da Permanentmagnete bei relativ hohen Temperaturen arbeiten können (z. B. bis zu etwa 550° C für Samarium-Kobalt-Magnete oder bis zu etwa 200° C für Neodym-Magnete), müsste nur eine moderate Menge an Kühlung implementiert werden, wenn die sollte innerhalb einer Hochtemperaturzone, wie zum Beispiel einem Ofen, verwendet werden sollte. In einem Beispiel kann eine berührungslose magnetische Permanentmagnet-Rotorlenkvorrichtung, welche in einem Ofen verwendet wird, welcher bei etwa 600° C bis 650° C arbeitet, nur eine Kühlung von etwa 100° C bis 150° C erfordern. Eine zusätzliche Kühlung kann wünschenswert sein, um starke Magnetfelder von den gewünschten Permanentmagneten zu erhalten. Eine zusätzliche Kühlung kann für andere Teile (z. B. Lager, Motoren etc.) erforderlich sein, welche in Verbindung mit Permanentmagneten in der berührungslosen magnetischen Permanentmagnet-Rotorlenkvorrichtung verwendet werden. In einigen Fällen können Samarium-Kobalt-Magnete gegenüber Neodym-Magneten wünschenswert sein, wenn eine hohe Temperatur erwartet wird, da Samarium-Kobalt-Magnete die Magnetfeldstärke bei höheren Temperaturen langsamer abfallen lassen. Jedoch können in einigen Fällen Neodym-Magnete gegenüber Samarium-Kobalt-Magneten wünschenswert sein, wenn höhere Temperaturen nicht erwartet werden, da Neodym-Magnete bei kühleren Temperaturen stärkere Feldstärken aufweisen.
Zusätzlich erfordert die Verwendung von Permanentmagneten im Vergleich zu Elektromagneten weniger Energie, um Lenkbewegungen zu induzieren, insbesondere wenn die Betriebstemperaturen ansteigen. Wenn die Betriebstemperaturen zu weit ansteigen, arbeiten Elektromagnete nicht mehr richtig und es müssen erhebliche Ressourcen aufgewendet werden, um die Elektromagnete ausreichend zu kühlen. Im Gegensatz dazu arbeiten Permanentmagnete bei höheren Temperaturen und erfordern weniger Kühlung.
Darüber hinaus geben sich drehende Permanentmagnete, welche zum Lenken des Metallstreifens verwendet werden, minimale oder keine Wärmeänderungen über die Breite des Streifens weiter. Eine Verwendung stationärer Elektromagnete oder ein induktives Lenken, um induktive Felder zu ändern, welche über die Breite des Streifens weitergegeben werden, um den Streifen zu lenken, kann lokale Hotspots in dem Streifen erzeugen. Ein Ändern induktiver Felder kann durch die natürliche Varianz in den Wicklungen der Elektromagnete verursacht werden. Varianzen in Elektromagnetwicklungen können dazu führen, dass an einigen lateralen Stellen mehr Wärme erzeugt wird als an benachbarten laterale Stellen. Lokale Hotspots können den Streifen ungleichmäßig verformen und können andere Herstellungsfehler verursachen. Im Gegensatz dazu treten die von den sich drehenden Permanentmagneten erzeugten induktiven Felder nicht über die gesamte Breite des Metallstreifens auf und treten nicht mit einer ausreichend hohen Frequenz auf, um solche lokalen Hotspots zu induzieren. Während Permanentmagnete ein gewisses Niveau inhärenter magnetischer Varianz über die Abmessungen oder von einem Magnet zu einem anderen aufweisen können, wird diese Varianz aufgrund der Drehung der Permanentmagnete in dem Rotor ausgemittelt. Kein einzelner Permanentmagnet wird an irgendeiner lateral stationären Position gehalten, und somit wird ein ausgemitteltes Magnetfeld von den sich drehenden Permanentmagneten angelegt. Somit ist die sich drehende magnetische Rotorlenkvorrichtung dazu in der Lage, den Metallstreifen mit einer minimalen oder keiner Induktion ungewünschter lokaler Hotspots lenken.
In einigen Fällen können Elektromagnete vorteilhaft verwendet werden, indem sie in einem Rotor umfasst sind. Wenn sie in einem Rotor platziert sind und ebenso gedreht werden, wie ein Permanentmagnet gedreht wird, können Elektromagnete wechselnde Magnetfelder bereitstellen, ohne die gleiche Besorgnis eines lokalen Hotspots, welche vorhanden ist, wenn, wie oben beschrieben, stationäre Elektromagnete verwendet werden. Sich drehende Elektromagnete in einem Rotor können die Verwendung von Bürsten, Gleitringen oder ähnlichen elektrischen Drehverbindungen anstelle von Kommutatoren umfassen, um sicherzustellen, dass sich das an einen benachbarten Metallstreifen angelegte Magnetfeld trotz einer Drehung des Elektromagnets innerhalb des Rotors kontinuierlich ändert. In einigen Fällen umfasst die Lenkvorrichtung wenigstens vier Rotoren, wobei sich ein Rotor jeweils an der Ober- und Unterseite der lateralen Ränder des Streifens befindet (z. B. einer oben links, einer unten links, einer oben rechts und einer unten rechts). Diese Konfiguration mit vier Rotoren ermöglicht der Lenkvorrichtung, an oder nahe den Rändern des Metallstreifens laterale Kräfte auf den Metallstreifen auszuüben. Wenn der Metallstreifen beginnt, lateral zu weit von der gewünschten Durchlauflinie weg zu wandern, können sich die Rotoren nahe des Rands in der Richtung der Abweichung mit der richtigen Richtung und Geschwindigkeit drehen wie auch horizontal oder falls notwendig vertikal positioniert werden, um den Metallstreifen zurück in Richtung der gewünschten Durchlauflinie zu lenken oder richten. In ähnlicher Weise können die Rotoren an dem gegenüberliegenden Rand (z. B. weg von der Abweichung) des Metallstreifens Kräfte aufbringen, um den Metallstreifen zurück zu der gewünschten Durchlauflinie zu ziehen. Zusätzlich kann die Lenkvorrichtung, sogar wenn der Metallstreifen in der Nähe der gewünschten Durchlauflinie verläuft, ihre Rotoren drehen, um Zug- oder Druckkräfte über die laterale Breite des Streifens auszuüben. Solche Zug- oder Druckkräfte können dabei helfen, den Metallstreifen auf der gewünschten Durchlauflinie zentriert zu halten, und dabei helfen, die Form oder Ebenheit der Bögen in dem Metallstreifen zu steuern.
In einigen Fällen können Paare von Rotoren longitudinal versetzt (z. B. weiter entlang der kontinuierlichen Länge des Streifens anstatt über die Breite des Streifens versetzt) voneinander positioniert sein, um eine sinuswellenförmige Abweichung in dem Metallstreifen weiterzugeben. Ein erstes Paar von Rotoren kann an oder nahe bei beiden Rändern des Metallstreifens positioniert sein und vertikal von und unter dem Metallstreifen oder der vertikalen Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie versetzt sein. Das erste Paar von Rotoren kann eine Aufwärtslenkung bereitstellen, um den Metallstreifen über eine normalisierte Durchlauflinie (z. B. eine Standarddurchlauflinie ohne sinusförmige Abweichung) zu drücken. Ein zweites Paar von Rotoren, welches longitudinal von dem ersten Paar von Rotoren versetzt ist, kann an oder nahe bei beiden Rändern des Metallstreifens positioniert sein und vertikal von und über dem Metallstreifen oder einer vertikalen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie versetzt sein. Das zweite Paar von Rotoren kann eine Abwärtslenkung bereitstellen, um den Metallstreifen unter die normalisierte Durchlauflinie zu drücken. Zusätzliche Paare von Rotoren können in longitudinal versetzten Positionen von dem ersten und dem zweiten Paar von Rotoren verwendet werden, um eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Metallstreifens zu veranlassen. Die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Metallstreifens an aufeinanderfolgenden longitudinal versetzten Stellen kann eine sinuswellenförmige Abweichung in dem Metallstreifens veranlassen. Diese sinuswellenförmige Abweichung kann dabei helfen, dass sich der Metallstreifen ohne eine laterale Durchbiegung durch die Verarbeitungseinrichtung bewegt (z. B. ohne dass sich die Mittellinie des Streifens mehr als die Ränder des Streifens durchbiegt), und kann Form-/Ebenheitszustände, wie zum Beispiel Armbrust und Möwenflügel korrigieren. Die Rotoren können senkrecht oder parallel zu der longitudinalen Achse des Bogens (z. B. der Achse, welche in Richtung der Bogenbewegung verläuft) oder einer beliebigen Kombination davon positioniert sein.
Die Rotoren können zylindrisch oder im Wesentlichen zylindrisch geformt sein. In einigen Fällen weisen die Rotoren ein fassförmiges Profil auf (z. B. weist das Zentrum des Rotors einen größeren Durchmesser als die Ränder des Rotors auf). Das fassförmige Profil kann besonders nützlich sein, wenn, wie hierin beschrieben, sinuswellenförmige Abweichungen induziert werden. Das fassförmige Profil kann dabei helfen, einen ungewünschten Kontakt zwischen dem Streifen und den Rotoren zu verhindern. Andere Formprofile können verwendet werden.
In einigen Fällen ist wenigstens ein Rotor mit seiner Drehachse parallel zu der lateralen Breite des Metallstreifens positioniert. In einem Aspekt ist ein einzelner Rotor oberhalb oder unterhalb des Metallstreifens oder der vertikalen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie positioniert, um eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung des Metallstreifens zu induzieren. Der einzelne Rotor kann unterhalb der Streifendurchlauflinie positioniert sein, um eine laterale Armbrustform des Streifens zu induzieren (z. B. wenn das Zentrum des Streifens vertikal zu einer höheren Position als die Ränder des Streifens versetzt ist). In einigen Fällen kann der einzelne Rotor an oder nahe der lateralen Mittellinie eines Metallstreifens angeordnet sein. Eine laterale Armbrustform kann nützlich sein, um Flüssigkeiten wie Wasser daran zu hindern, sich in der Mitte des Streifens zu sammeln, indem ermöglicht wird, dass sie von den Rändern des Streifens fallen können. In manchen Fällen ist ein einzelner Rotor mit seiner Drehachse parallel zu der Längsachse des Metallbandes positioniert.
Die Lenkvorrichtung kann insbesondere zum Lenken eines Metallstreifens verwendbar sein, welcher nicht unter einer hohen Spannung steht. Zum Beispiel kann die Lenkvorrichtung verwendet werden, wenn der Metallstreifen unter einer longitudinalen Spannung von ungefähr 40 MPa oder weniger, 30 MPa oder weniger, 20 MPa oder weniger, 10 MPa oder weniger, 5 MPa oder weniger, 2 MPa oder weniger oder 1 MPa oder weniger steht. In einigen Fällen kann die Lenkvorrichtung zum Lenken eines Metallstreifens verwendbar sein, welcher unter einer hohen Spannung steht. Zum Beispiel kann die Lenkvorrichtung verwendbar sein, wenn der Metallstreifen unter einer longitudinalen Spannung von ungefähr 1 MPa oder mehr, 2 MPa oder mehr, 5 MPa oder mehr, 10 MPa oder mehr, 20 MPa oder mehr, 30 MPa oder mehr oder 40 MPa oder mehr steht. In einigen Fällen können Rotoren mit größerem Durchmesser (z. B. größere Magnete mit stärkeren Magnetfeldern) zum Lenken von Metallstreifen unter höheren Spannungen verwendbar sein. In einigen Fällen kann eine erhöhte Anzahl von Rotoren zum Lenken von Metallstreifen verwendbar sein, wie zum Beispiel der primäre und der sekundäre Rotor, welche unter Bezugnahme auf 27 beschrieben werden.
Die Lenkvorrichtung kann konzertierte Querkräfte auf den Streifen induzieren, um eine laterale Bewegung des Streifens zu induzieren, zum Beispiel um den Streifen auf eine gewünschte Durchlauflinie der Verarbeitungseinrichtung auszurichten oder um laterale Kräfte in dem Metallstreifen in Richtung einer gewünschten Durchlauflinie hin zu induzieren, wenn der Metallstreifen zu weit von der gewünschten Durchlauflinie abweicht. Die gewünschte Durchlauflinie kann jegliche Durchlauflinie durch die Einrichtung sein, unabhängig davon, ob sie der Mittellinie der Einrichtung folgt oder nicht. Zum Beispiel kann die gewünschte Durchlauflinie an der vertikalen und lateralen Mittellinie der Einrichtung zentriert sein; optional kann die gewünschte Durchlauflinie von einer oder beiden der vertikalen und der horizontalen Mittellinien der Einrichtung versetzt sein. In einigen Fällen kann die gewünschte Durchlauflinie die natürliche Durchlauflinie eines Streifens durch die Einrichtung sein (z. B. ein Pfad, entlang welchem sich der Streifen durch die Einrichtung ohne einen Lenkmechanismus an Ort und Stelle bewegt). Jedoch kann optional die gewünschte Durchlauflinie jedoch eine andere Durchlauflinie als die natürliche Durchlauflinie sein. Die Lenkvorrichtung kann entgegengesetzte laterale Kräfte auf den Streifen induzieren, um eine laterale Spannung oder Kompression auf den Streifen zu induzieren. Die Lenkvorrichtung kann eine vertikale Bewegung des Streifens induzieren, um den Streifen über oder unter seine momentane Durchlauflinie anzuheben oder abzusenken. Die Lenkvorrichtung kann ferner die Position des Streifens in einer vertikalen Zielposition (z. B. in Bezug auf die Ober- und Unterseite eines Teils einer Verarbeitungseinrichtung) und/oder einer lateralen Zielposition (z. B. in Bezug auf die Seitenwände eines Teils einer Verarbeitungseinrichtung) halten. Zum Beispiel kann die Lenkvorrichtung verwendet werden, um einen Streifen auf der gewünschten Durchlauflinie durch einen Einrichtungsteil zu halten.
Ein Steuer-/Regelsystem kann die Position, die Drehzahl und/oder die Richtung der Rotoren der Lenkvorrichtung verwalten. Das Steuer-/Regelsystem kann mit einem oder mehreren Sensoren zur Rückkopplungssteuerung/-regelung (z. B. Rückkopplungssteuerung/- regelung mit geschlossenem Regelkreis) der Rotoren gekoppelt sein. Der eine oder die mehreren Sensoren können benachbart zu den Rotoren einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung positioniert sein oder können von den Rotoren in einer oder beiden einer Stromaufwärts- oder einer Stromabwärtsrichtung beabstandet sein. Jegliche geeignete Sensor kann verwendet werden. In einigen Fällen wird ein lateraler Positionssensor, wie zum Beispiel eine Lichtschranke, verwendet, um eine laterale Abweichung des Streifens von einer gewünschten Durchlauflinie zu erfassen. Der laterale Positionssensor kann eine laterale Abweichung des Streifens von dem Zentrum erfassen, zum Beispiel wenn zusätzliche Abschnitte einer Lichtschranke verdeckt sind. Das Signal von dem lateralen Positionssensor kann das Steuer-/Regelsystem dazu veranlassen, die Rotoren zu manipulieren, um eine zusätzliche laterale Kraft aufzubringen, um den Streifen zurück in Richtung der gewünschten Durchlauflinie zu drücken oder zu ziehen. In einigen Fällen können ein oder mehrere vertikale Positionssensoren (z. B. ein Laserentfernungsmesser) verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Streifen vertikal von einer gewünschten Durchlauflinie abweicht. Der vertikale Positionssensor kann eine vertikale Abweichung des Streifens von der gewünschten Durchlauflinie erfassen. Das Signal von dem Vertikalpositionssensor kann das Steuer-/Regelsystem dazu veranlassen, die Rotoren zu manipulieren (z. B. die Rotoren vertikal zu bewegen), um eine zusätzliche vertikale kraft aufzubringen, um den Streifen zurück in Richtung der gewünschten Durchlauflinie zu drücken. Eine Anordnung von vertikalen Positionssensoren kann verwendet werden, um die Bogenform oder Ebenheit zu bestimmen. Das Steuer-/Regelsystem kann dann die Rotoren manipulieren, um die gewünschte Form und/oder Ebenheit durch Aufbringen einer geeigneten Kraft auf den Streifen zu erreichen.
In einigen Fällen können Sensoren mit den Rotoren oder Rotormotoren gekoppelt sein, um Änderungen des Drehmoments zu messen, während die Rotormotoren die Rotoren antreiben. Die Drehmomentmessungen können verwendet werden, um Informationen über die Position des sich bewegenden Metallstreifens zu bestimmen, zum Beispiel ob der Metallstreifen höher oder niedriger verläuft oder lateral von der gewünschten Durchlauflinie abweicht.
In einigen Fällen kann ein Steuer-/Regelsystem ohne Rückkopplungssteuerung/-regelung arbeiten, zum Beispiel ohne die Verwendung von lateralen Positionssensoren oder vertikalen Positionssensoren. In solchen Fällen kann das Steuer-/Regelsystem die Rotoren während des Betriebs konstant laufen lassen. Bei richtig positionierten Rotoren (z. B. an den lateralen Rändern des Metallstreifens oder unmittelbar hinter diesen positioniert) kann ein konstanter Rotorbetrieb ohne Rückkopplung die laterale Position des sich bewegenden Metallstreifens in einem bestimmten Ausmaß beibehalten, was für verschiedene Betriebe geeignet sein kann. Wenn der Metallstreifen beginnt, lateral von dem Zentrum abzuweichen, wird sich der Metallstreifen in die sich bewegenden Magnetfelder eines Rotorsatzes bewegen, während er sich gleichzeitig von den sich bewegenden Magnetfeldern eines anderen Rotorsatzes entfernt, welcher an der lateral gegenüberliegenden Seite des Metallstreifens angeordnet sind. Da sich der Metallstreifen mehr innerhalb des ersten Satzes von sich bewegenden Magnetfeldern befindet, als in dem zweiten Satz von sich bewegenden Magnetfeldern, wird der erste Satz von sich bewegenden Magnetfeldern den Metallstreifen mit einer viel stärkeren Kraft als der zweite Satz von sich bewegenden von Magnetfeldern auf die gewünschte Durchlauflinie drücken, wodurch eine automatische Korrekturwirkung ohne die Notwendigkeit einer aktiven Rückmeldung von Sensoren bereitgestellt wird. Jedoch kann in einigen eine aktive Rückmeldung von Sensoren für eine aktivere Steuerung/Regelung wünschenswert sein.
In einigen Fällen kann die Drehachse eines Rotors auf eine vertikale Ebene fallen, welche komplanar mit einem Rand des Metallstreifens ist, welche innerhalb eines Rotorradius des Rands des Metallstreifens liegt, oder welche distal (z. B. von der lateralen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie weg) von dem Rand des Metallstreifens beabstandet ist (z. B. um einen Abstand größer als ein Rotorradius). In einem Beispiel kann die Verarbeitung eines Metallstreifens, welcher einen Meter breit ist, Positionierungsrotoren umfassen, welche einen Meter lateral von der lateralen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie beabstandet sind, was zu einer Lücke von 0,5 Metern zwischen den vertikalen Ebenen führt, welche die Drehachsen der Rotoren und die Ränder des Metallstreifens enthalten, wenn sich der Metallstreifen entlang der gewünschten Durchlauflinie bewegt.
In einem Beispiel ist eine Lenkvorrichtung unmittelbar vor einem Kaltwalzanlage platziert, um den Streifen wenn notwendig zu lenken, um sicherzustellen, dass der Streifen zentriert ist, wenn er in die Walzanlage eingeführt wird. Wenn der Streifen beginnt, von dem Zentrum abzuweichen, kann die Lenkvorrichtung Querkräfte ausüben, um dabei zu helfen, den Streifen zu dem Zentrum zurückzuführen. Daher können Ungenauigkeiten in der Streifenausrichtung, wenn der Streifen in die Lenkvorrichtung eingeführt wird, korrigiert werden, ohne den Metallstreifen zu berühren, bevor der Streifen schließlich in die Walzanlage eintritt.
In einem anderen Beispiel wird die Lenkvorrichtung in oder in der Nähe von verschiedenen Heizeinrichtungen, wie zum Beispiel Induktionsheizgeräten, verwendet. Da ein erwärmter Streifen weich sein kann, kann es wünschenswert sein, den Metallstreifen nicht zu kontaktieren, bis er ausreichend abgekühlt ist oder weiterverarbeitet wurde. Die berührungslose Lenkvorrichtung kann sicherstellen, dass der Streifen zentriert bleibt und sich auf einer geeigneten Durchlauflinie (z. B. einer gewünschten Durchlauflinie) befindet, ohne den erwärmten Streifen zu berühren. Außerdem kann die Verwendung von Permanentmagneten anstelle von Elektromagneten ermöglichen, dass die berührungslose Lenkvorrichtung bei oder nahe den hohen Temperaturen der wie hierin beschriebenen Heizeinrichtung arbeitet. Zusätzlich ist eine geringere Kühlung von Permanentmagneten im Gegensatz zu Elektromagneten erforderlich. Die Verwendung von Permanentmagneten anstelle von Elektromagneten kann auch ermöglichen, dass die berührungslose Lenkvorrichtung den Metallstreifen mit minimaler oder ohne Induktion von lokalen Hotspots darin lenkt.
In einem anderen Beispiel wird die Lenkvorrichtung beim Wickeln von Spulen verwendet. Wenn ein Metallstreifen zu Spulen gewickelt wird, kann jegliche Fehlausrichtung des Streifens von dem Zentrum zu einer fehlerhaft umwickelten Spule führen, welche schwierig zu handhaben sein kann, eine Beschädigung des Metalls verursachen kann oder anderweitig ungewünscht sein kann. Um sicherzustellen, dass der Streifen zentriert ist, während die Spulen gewickelt werden, kann die Lenkvorrichtung verwendet werden, um den Streifen entlang der Mittellinie der Spule zentriert zu halten.
In einem anderen Beispiel kann die Lenkvorrichtung in einem spannungsfreien oder spannungsarmen Abschnitt einer Warmwalzanlage (z. B. zwischen einem Umkehrabschnitt und einem Tandemabschnitt) verwendet werden.
In einem anderen Beispiel kann die Lenkvorrichtung verwendet werden, um getrennte Metallstränge in einem Bereich niedriger Spannung eines Schlingengrubenschneiders zu stabilisieren.
In einem anderen Beispiel kann die Lenkvorrichtung verwendet werden, um einen sich bewegenden Metallstreifen in einer korrekten Position innerhalb eines Teils einer Verarbeitungseinrichtung, wie zum Beispiel einer Stanzmaschine zu positionieren.
In einigen Fällen kann eine magnetische Lenkvorrichtung als eine magnetische Positionierungsvorrichtung bezeichnet werden, wenn sie verwendet wird, um stationäre Metallteile zu bewegen oder zu positionieren. Zum Beispiel kann eine magnetische Positionierungsvorrichtung sich drehende Magnete umfassen, wie zum Beispiel die hier und unter Bezugnahme auf die verschiedenen Figuren offenbarten, welche zum Erzeugen sich bewegender Magnetfelder verwendet werden, welche Kräfte in dem stationären Metallteil induzieren, um das stationäre Metallteil in eine gewünschte Position zu bewegen. Ein oder mehrere sich drehende Magnete können in der Nähe einer gewünschten Position platziert sein, wie zum Beispiel um einen Umfang einer Stanzmaschine herum, um das stationäre Metallteil in eine gewünschte Position zu drängen, wie zum Beispiel eine gewünschte Position innerhalb der Stanzmaschine.
In allen Beispielen ist die berührungslose magnetische Rotorlenkvorrichtung dazu in der Lage, die Positionierung des Metallstreifens zu steuern, ohne den Metallstreifen zu berühren.
In einem Beispiel kann die berührungslose magnetische Rotorlenkvorrichtung in einer Durchlaufglühanlage verwendet werden. In einer Durchlaufglühanlage, welche auch als Durchlaufwärmebehandlungs-(CASH - continuous angling solution heat treat) -Anlage bekannt ist, muss Metall zahlreiche Abschnitte unter geringer Spannung durchlaufen. Einige CASH-Anlagen können bis zu 800 Meter lang oder länger sein. In bestimmten Abschnitten, wie zum Beispiel dem Ofen und den Kühlabschnitten, kann der Metallstreifen nicht durch Rollen oder andere Kontaktvorrichtungen gehaltert werden. Der Metallstreifen kann nicht gehalterte Abschnitte von ungefähr 100 Metern und länger durchlaufen. Wenn zukünftige CASH-Anlagen entwickelt werden, können diese Längen länger werden. In den nicht gehalterten Abschnitten kann der Metallstreifen auf Fluidkissen (z. B. einem Gas oder Luft) schwimmen. Da der Metallstreifen über eine beträchtliche Distanz nicht gehaltert ist, kann der Metallstreifen dazu neigen, sich von der gewünschten Durchlauflinie der Verarbeitungseinrichtung zu entfernen. Zusätzlich können Wasserabschreckdüsen, Luftdüsen oder andere Verarbeitungsausrüstung den Bogen in ungewünschte Weise drücken oder bewegen. Wenn der Streifen zu weit von der gewünschten Durchlauflinie weg wandert, muss die Verarbeitungseinrichtung möglicherweise abgeschaltet werden, um das Problem zu beheben. Wenn der Streifen einen Rand der Verarbeitungseinrichtung berührt, wie zum Beispiel einen Rand eines Ofens, können Schäden an dem Streifen, dem Ofen und der Umgebung mit erheblichen Zeit- und Materialverlusten auftreten. Es kann auch eine Gefahr für das Personal bestehen, wenn ein Streifen einen Rand der Verarbeitungseinrichtung berührt. Jedes Mal, wenn eine Abschaltung auftritt, muss eine wesentliche Menge des Metallstreifens verschrottet werden.
In einigen Fällen kann die Verwendung von berührungslosen magnetischen Rotorlenkvorrichtung en, wie hierin offenbart, dazu beitragen, eine geeignete Position eines sich langsam bewegenden Metallstreifens in einer CASH-Anlage oder einer anderen Anlage beizubehalten, wo der Metallstreifen während einer Zeitdauer nicht gehaltert werden kann. Ohne die Verwendung einer berührungslosen magnetischen Rotorlenkvorrichtung muss möglicherweise ein sich in einer CASH-Anlage langsam bewegender Metallstreifen, wie zum Beispiel während eines Startens oder Abschaltens einer CASH-Anlage, gehaltert werden (z. B. durch eine physisch berührende Halterung, wie zum Beispiel eine Rolle oder ein Stück Holz), bis er eine minimale Geschwindigkeit erreicht hat, um eine geeignete Durchlauflinie aufrechtzuerhalten, ohne die Halterungen physisch zu berühren. Eine geeignete Durchlauflinie kann eine gewünschte Durchlauflinie sein oder kann ein Satz von Durchlauflinien (z. B. gewünschte Durchlauflinien, suboptimale Durchlauflinien oder eine beliebige Kombination davon) sein, welche ermöglichen, dass ein Metallstreifen ohne ungewünschte Ergebnisse, wie zum Beispiel ungewünschte Zusammenstöße, die Verarbeitungseinrichtung durchläuft. Wenn jedoch eine berührungslose magnetische Rotorlenkvorrichtung verwendet wird, kann die minimale Geschwindigkeit, welche erforderlich ist, bis der sich bewegende Metallstreifen nicht länger mit einer physisch berührenden Halterung gehaltert werden muss, kleiner sein. Jegliche Länge eines sich bewegenden Metallstreifens, welcher von einer physikalisch berührenden Halterung innerhalb einer CASH-Anlage gehaltert wird, muss möglicherweise verschrottet werden. Somit kann die Verwendung einer oder mehrerer berührungsloser magnetischer Rotorlenkvorrichtungen die Menge an erzeugtem Ausschuss reduzieren, da der sich bewegende Metallstreifen durch ein physikalisches Berühren von Halterungen für eine kürzere Zeitdauer oder für möglicherweise keine Zeit gehaltert werden müsste, wenn die minimale Geschwindigkeit zum Aufrechterhalten einer geeigneten Durchlauflinie niedriger ist. Die Möglichkeit, dass die CASH-Anlage mit einer niedrigeren minimalen Geschwindigkeit läuft, kann zusätzliche Vorteile bereitstellen. Zum Beispiel kann ein Laufen mit einer niedrigeren minimalen Geschwindigkeit während eines Startens weniger Ausschuss erzeugen, wenn die Ofentemperatur auf ihre gewünschte Betriebstemperatur erhöht wird. Da das Material, welches den Ofen vor Erreichen der gewünschten Temperatur durchlaufen hat, möglicherweise verschrottet werden muss, können niedrigere verfügbare Streifengeschwindigkeiten während des Startens vor Erreichen der gewünschten Ofentemperatur dazu führen, dass weniger Material den nicht vorgeheizten Ofen durchläuft und daher weniger Material verschrottet werden muss.
Die berührungslose magnetische Rotorlenkvorrichtung kann in dem Ofenabschnitt zwischen dem Ofen und den Kühlabschnitten, in den Kühlabschnitten, zwischen den Kühlabschnitten oder nach den Kühlabschnitten einer CASH-Anlage platziert sein. Zusätzlich zu einem Bereitstellen von Lenkfähigkeiten, wie hierin beschrieben, kann die berührungslose magnetische Rotorlenkvorrichtung derart betrieben werden, dass sie den Metallstreifen an Stellen schwimmen lässt, an welchen ein Luftschwimmen unpraktisch oder ungewünscht ist. Über die gesamte CASH-Anlage hinweg können mehrere Lenkvorrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel kann die Verwendung von mehreren Lenkvorrichtungen über eine CASH-Anlage hinweg jegliches oder jegliche Kombination von Folgendem umfassen: eine oder mehrere Lenkvorrichtungen, welche in einem Ofenabschnitt platziert sind; eine oder mehrere Lenkvorrichtungen, welche in einem Kühlabschnitt platziert sind; eine oder mehrere Lenkvorrichtungen, welche unmittelbar vor einem Ofenabschnitt platziert sind; eine oder mehrere Lenkvorrichtungen, welche unmittelbar nach einem Ofenabschnitt platziert sind; eine oder mehrere Lenkvorrichtungen, welche unmittelbar vor einem Kühlabschnitt platziert sind; und eine oder mehrere Lenkvorrichtungen, welche unmittelbar nach einem Kühlabschnitt platziert sind.
In einem anderen Beispiel wird eine Lenkvorrichtung verwendet, um laterale Kräfte auf den Metallstreifen auszuüben. Diese lateralen Kräfte können verwendet werden, um die gewünschte Bogenform und/oder Ebenheit zu erzeugen, wenn der Streifen die Lenkvorrichtungen durchläuft. Die Steuerung von Bogenform und/oder Ebenheit kann bei Tischrollen und bei anderer Ausrüstung verwendbar sein. In einem Beispiel ermöglicht die Steuerung von Bogenform und/oder Ebenheit eine gleichmäßigere Abkühlung des Metallstreifens, wenn der Metallstreifen die Abschreckausrüstung durchläuft. Indem geholfen wird, die Form und/oder die Ebenheit in dem Metallstreifen beizubehalten, kann die Lenkvorrichtung sicherstellen, dass Kühlfluide, welche von verschiedenen lateral über den Metallstreifen angeordneten Düsen dispergiert werden, ungefähr zur gleichen Zeit den Metallstreifen erreichen. Zusätzlich kann eine verbesserte Ebenheit oder eine Einführung einer positiven Armbrustform oder einer Sinuswelle Kühlfluide daran hindern, sich in einem gebogenen Bereich des Metallstreifens zu sammeln. Außerdem kann die Lenkvorrichtung den Streifen innerhalb des Bereichs von Düsen, welche das Kühlfluid dispergieren, zentriert halten. Wenn der Streifen nicht zentriert bleibt, kann der Streifen ungleichmäßig gekühlt werden. In einigen Fällen, in welchen der Streifen nur vom Boden, wie zum Beispiel durch Wasser, gekühlt wird, kann es ungewünscht sein, zuzulassen, dass das Fluid (z. B. Wasser) die Oberseite des Streifens erreicht, wo es den Streifen beschädigen kann. In solchen Fällen sind die Kühlmitteldüsen oft mit Abdeckungen einstellbarer Breite ausgestattet, welche Wasser blockieren können, welches nach oben gesprüht wird, sodass das Wasser nicht die Oberseite des Streifens erreicht. Eine Lenkvorrichtung kann verwendet werden, um den Streifen in dem Bereich der Düsen zentriert zu halten, sodass die Breitenabdeckungen nicht eingestellt werden müssen. Zusätzlich kann eine Streifenpositionsmessung in Kombination mit der Lenkeinheit verwendet werden, um sicherzustellen, dass die Abdeckungen an Positionen relativ zu dem Streifenrand positioniert sind, welche zum Erhalten der gewünschten Bogenform und/oder Ebenheit geeignet sind. In einigen Fällen kann eine Abschreckausrüstung, welche die hierin offenbarte Lenkvorrichtung verwendet, ohne die Notwendigkeit von Abdeckungen mit einstellbarer Breite arbeiten. In einigen Fällen kann bei einer bekannten Eingabe (z. B. Breite des Metallstreifens) eine Lenkvorrichtung ohne Rückkopplung, wie hierin offenbart, in Verbindung mit einer Abschreckausrüstung mit Abdeckungen einstellbarer Breite arbeiten.
Die berührungslose magnetische Rotorlenkvorrichtung kann in den Gesamtabmessungen relativ klein sein und kann leicht in oder in der Nähe vorhandener Ausrüstung eingebaut werden. Zum Beispiel kann die Lenkvorrichtung an einem Ausrüstungsteil (z. B. einem Schlingengrubenschneider) befestigt werden, um dieses Ausrüstungsteil zu aktualisieren oder zu verbessern, indem es die Fähigkeit erhält, eine Fehlausrichtung automatisch zu korrigieren, wenn der Bogen in den Ausrüstungsteil eintritt oder daraus austritt.
Die Lenkvorrichtung kann den Streifen auf viele Arten manipulieren, einschließlich eines Verdrehens des Streifens (z. B. durch Absenken der Rotoren auf einer Seite des Streifens, während die Rotoren auf der anderen Seite des Streifens angehoben werden). Nicht nur können Lenkvorrichtungen verwendet werden, um die Steuerung über die Position und/oder Form eines Streifens zu behalten (z. B. geringfügige Abweichungen von einer gewünschten Durchlauflinie, wie zum Beispiel laterale Abweichungen von einer lateralen Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie korrigieren), sondern Lenkvorrichtungen können verwendet werden, um aktiv einen Bogen zu lenken, ohne den Bogen zu berühren (z. B. um den Bogen zu wenden, zu drehen oder anderweitig zu führen, wie zum Beispiel nach oben oder nach unten von einem Ausrüstungsteil zu einem anderen Ausrüstungsteil).
In einigen Fällen werden ein oder mehrere Rotoren mit zusätzlichen Freiheitsgraden gehaltert (z. B. durch einen Roboterarm gehaltert), was es ermöglicht, dass die Rotoren mit größerer Genauigkeit um den Metallstreifen herum positioniert werden.
In einigen Fällen steuert/regelt eine Rückkopplungs-Steuer-/Regelschaltung die Rotoren der Lenkvorrichtung unter Verwendung eines Rückkopplungs-Steuer-/Regelprozesses. Die Rückkopplungs-Steuer-/Regelschaltung kann mit Sensoren zum Messen einer oder beider einer horizontalen Abweichung und einer vertikalen Abweichung des Metallstreifens gekoppelt sein. Auf der Grundlage der Messung(en) kann die Rückkopplungs-Steuer-/Regelschaltung eine Richtung und Stärke einer Korrekturkraft bestimmen, welche notwendig ist, um den Metallstreifen zu einem gewünschten Pfad zurückzuführen. In einigen Fällen wird nur die Richtung der Korrekturkraft bestimmt. Die Richtung und Stärke der Korrekturkraft können für jeden Rotor individuell bestimmt werden. Die Rückkopplungs-Steuer-/Regelschaltung kann dann für jeden Rotor bestimmen, welche Einstellungen notwendig sind, um die richtige Korrekturkraft anzuwenden. Die bestimmten Einstellungen können Einstellungen der Drehzahl jedes Rotors, der Richtung jedes Rotors, der vertikalen Position jedes Rotors, der horizontalen Position jedes Rotors und/oder der vertikalen Trennung jedes Rotors von einem anderen Rotor an der gleichen vertikalen Halterung umfassen. In einigen Fällen umfassen die bestimmten Einstellungen Einstellungen, welche auf anderen als die vorstehend in Betracht gezogenen Freiheitsgraden basieren. Die Rückkopplungs-Steuer-/Regelschaltung kann dann die bestimmten Einstellungen durch Manipulieren der Rotoren wie erforderlich implementieren. Das Manipulieren der Rotoren kann das Einstellen der Drehzahl oder der Richtung der Permanentmagnetrotoren oder das Einstellen der Position der Permanentmagnetrotoren relativ zu dem Streifen umfassen. Der Rückkopplungs-Steuer-/Regelprozess kann sich dann wiederholen, wenn die Rückkopplungs-Steuer-/Regelschaltung eine oder mehrere einer neuen horizontalen Abweichung und einer neuen vertikalen Abweichung misst.
In einigen Fällen kann eine kompliziertere oder weniger komplizierte Rückkopplungs-Steuer-/Regelschaltung verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Rückkopplungs-Steuer-/Regelschaltung eingerichtet werden, um einfach Rotoren auf einer Seite des Metallstreifens einzuschalten, wenn der Streifen zu weit in Richtung dieser Seite abdriftet. In einem anderen Beispiel kann eine Rückkopplungs-Steuer-/Regelschaltung zusätzliche Sensoren, wie zum Beispiel Vollkameras, verwenden, um zu bestimmen, welche Einstellungen notwendig sein können, um den Streifen zu einem gewünschten Pfad zurückzubringen oder um den Streifen auf einem gewünschten Pfad zu halten. In einigen Fällen kann die Lenkvorrichtung an beiden Rändern des Streifens verwendet werden, um eine Druck- oder Zugspannung in dem Bogen kontinuierlich zu induzieren. Die kontinuierliche Spannung kann eine gewünschte Form und/oder Ebenheit des Bogens erzielen und den Streifen in der gewünschten Position halten. In anderen Fällen ist möglicherweise keine Rückkopplungsschleife erforderlich. Zum Beispiel kann die Lenkvorrichtung kontinuierlich arbeiten (z. B. basierend auf voreingestellten Einstellungen der Rotordrehzahl, - richtung und -position, ohne Rückkopplungssteuerung/-regelung), um den Streifen auf oder nahe seiner gewünschten Durchlauflinie zu halten oder den Streifen anderweitig zu steuern/regeln. In solchen Fällen können zusätzliche Steuerungen/regelungen für die vertikale Stabilität, wie zum Beispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, Luftdüsen, optional umfasst sein. In einigen Fällen können die Betriebseinstellungen für die Lenkvorrichtung ohne Rückkopplungssteuerung/-regelung auf einer bekannten oder vorhergesagten Breite des zu verarbeitenden Metallstreifens basieren.
In einigen Fällen kann eine magnetische Lenkvorrichtung stationäre Magnete umfassen, welche, wenn sie in der Nähe eines sich bewegenden Metallstreifens positioniert sind, Kräfte in dem sich bewegenden Metallstreifen induzieren, um den sich bewegenden Metallstreifen zu einer gewünschten Durchlauflinie hin zu drängen.
Diese veranschaulichenden Beispiele werden gegeben, um den Leser in den allgemeinen Gegenstand, welcher hier diskutiert wird, einzuführen, und sollen den Umfang der offenbarten Konzepte nicht beschränken. Die folgenden Abschnitte beschreiben verschiedene zusätzliche Merkmale und Beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und Richtungsbeschreibungen verwendet werden, um die veranschaulichenden Beispiele zu beschreiben, jedoch nicht, wie die veranschaulichenden Beispiele, verwendet werden sollten, um die vorliegende Offenbarung zu beschränken. Es ist möglich, dass die in den Abbildungen umfassten Elemente nicht maßstabsgetreu gezeichnet sind.
1 ist eine Abbildung einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung 100 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Ein zu steuernder Metallstreifen 102 durchläuft die Rotoren 110 der Lenkvorrichtung 100 in einer longitudinalen Richtung 112. Der Metallstreifen 102 ist zu veranschaulichenden Zwecken teilweise ausgeschnitten gezeigt. Jeder Rotor 110 besteht aus einem oder mehreren Permanentmagneten, welche angeordnet sind, um ein Magnetfeld darzustellen, welches ihre äußere Fläche umgibt. Wenn sich die Rotoren 110 drehen, werden wechselnde Magnetfelder neben den Rotoren 110 induziert. Durch eine Steuerung der Position und Drehung der Rotoren 110 der Lenkvorrichtung 100 können gewünschte Kräfte auf den Metallstreifen 102 induziert werden, welcher in der Nähe der Rotoren 110 verläuft.
Die Lenkvorrichtung 100 kann zwei vertikale Halterungen 104 umfassen, welche beweglich auf einer lateralen Schiene 106 positioniert sind. In einigen Fällen ist jede vertikale Halterung 104 durch ihre eigene laterale Schiene 106 gehaltert. Jede vertikale Halterung 104 kann individuell gesteuert werden, um sich entlang der lateralen Schiene 106 zu bewegen, wodurch die laterale Bewegung jeglicher Rotoren 110 gesteuert wird, welche mit dieser bestimmten vertikalen Halterung 104 gekoppelt sind. In einigen Fällen werden die vertikalen Halterungen 104 gemeinsam derart gesteuert, dass sie sich über die gleiche Distanz in der gleichen Richtung (z. B. links oder rechts) oder in entgegengesetzte Richtungen (z. B. zusammen oder getrennt) entlang der lateralen Schiene 106 bewegen. Die laterale Bewegung der vertikalen Halterungen 104 kann durch einen oder mehrere lineare Aktuatoren 124 erreicht werden. Eine laterale Bewegung der vertikalen Halterungen 104 kann ermöglichen, dass die Lenkvorrichtung 100 Metallstreifen 102 verschiedener Breiten aufnimmt, wie auch eine weitere Steuerung der sich ändernden Magnetfelder ermöglichen, welche von den Rotoren 110 weitergegeben werden.
Jede vertikale Halterung 104 kann einen oder mehrere Rotorarme 108 umfassen. In einigen Beispielen, wie zum Beispiel in dem in 1 gezeigten, umfasst jede vertikale Halterung 104 zwei Rotorarme 108, sodass einer unterhalb des Streifens 102 positioniert sein kann, während der andere oberhalb des Streifens 102 positioniert ist. Jeder Rotorarm 108 kann durch eine schützende Rotorabschirmung 120 abgedeckt sein, wie hierin ferner im Detail wird. Wie in 1 zu sehen ist, sind zu veranschaulichenden Zwecken die Rotorarme 108 an der am weitesten links liegenden vertikalen Halterung 104 ohne ihre Rotorabschirmungen 120 gezeigt, während die Rotorarme 108 der am weitesten rechts liegenden vertikalen Halterung 104 durch ihre Rotorabschirmungen 120 verborgen sind. Jeder Rotorarm 108 haltert einen oder mehrere Rotoren 110. Die vertikale Position jedes Rotorarms 108 an einer vertikalen Halterung 104 kann individuell gesteuert werden, wodurch die vertikale Bewegung jedes mit diesem bestimmten Rotorarm 108 gekoppelten Rotors 110 gesteuert wird. In einigen Fällen können die Rotorarme 108 einer einzelnen vertikale Halterung 104 gemeinsam gesteuert/geregelt werden, um sich über die gleiche Distanz in der gleichen Richtung (z. B. nach oben oder nach unten) oder in entgegengesetzten Richtungen (z. B. zusammen oder auseinander) entlang der vertikalen Halterung 104 zu bewegen. Eine vertikale Steuerung kann durch einen oder mehrere lineare Aktuatoren 122 erreicht werden.
Jeder Rotorarm 108 kann einen oder mehrere Rotoren 110 umfassen. Der Rotorarm kann einen Rotormotor 116 für alle oder jeden Rotor 110 an dem Rotorarm 108 aufnehmen. Der Rotormotor 116 kann durch eine magnetische Abschirmung 126 geschützt sein Zu veranschaulichenden Zwecken ist die den oberen linken Rotormotor 116 umgebende magnetische Abschirmung 126 in 3 verborgen. Der Rotormotor 116 kann unter Verwendung eines Übertragungsriemens 114 mit einem Rotor 110 gekoppelt sein, um die Drehung des Rotors 110 zu steuern. Der Übertragungsriemen 114 kann jegliche geeignete Vorrichtung zum Übertragen einer Drehung auf den Rotor 110 sein, wie zum Beispiel eine Kette oder ein Flachriemen. In einigen Fällen kann der Rotormotor 116 an einer anderen Stelle angeordnet sein. Der Rotormotor 116 kann Energie bereitstellen, um jeden befestigten Rotor 110 in einer Richtung nach innen 118 (z. B. die Seite des Rotors, welche dem Metallstreifen 102 am nächsten ist, bewegt sich in Richtung des Zentrums des Metallstreifens 102) oder eine Richtung nach außen (z. B. eine Drehung entgegengesetzt zu der Richtung nach innen 118). Die Ausdrücke „Richtung nach innen“ und „Richtung nach außen“ werden hierin der Zweckmäßigkeit halber verwendet, um dabei zu helfen, die allgemeine Drehrichtung der Rotoren in Bezug auf einen Bogen zu erläutern, welcher in der Nähe des Rotors verläuft. Es sollte offensichtlich sein, dass wenn ein erster Rotor 110, welcher oberhalb eines Metallstreifens 102 an einer vertikalen Halterung 104 positioniert ist, sich in einer Richtung nach innen dreht (z. B. gegen den Uhrzeigersinn dreht, wenn er, wie in 1 dargestellt, der Lenkvorrichtung 100 in der longitudinalen Richtung 112 der Bewegung des Metallstreifens zugewandt betrachtet wird), er sich tatsächlich in einer zu einem zweiten Rotor 110 entgegengesetzten Richtung drehen wird, welcher unterhalb des Metallstreifens 102 auf der gleichen vertikalen Halterung 104 positioniert ist, welcher sich ebenfalls in einer Richtung nach innen dreht (z. B. würde der sich nach innen drehende Rotor 110 unterhalb des Metallstreifens 102 sich im Uhrzeigersinn drehen, wenn er, wie in 1 dargestellt, der Lenkvorrichtung 100 in der longitudinalen Richtung 112 der Bewegung des Metallstreifens zugewandt betrachtet wird).
Die Richtung der Drehung und die Drehzahl jedes Rotors 110 kann individuell gesteuert werden. In einigen Fällen werden die Rotoren 110 an einer einzelnen vertikalen Halterung 104 gemeinsam derart gesteuert, dass sie sich mit der gleichen Drehzahl und/oder in der gleichen Richtung relativ zu dem Streifen 102 drehen.
In einigen Fällen wird jeder Rotorarm 108 und/oder jeder Rotor 110 individuell gesteuert, um den lateralen Abstand des Rotors 110 von der vertikalen Halterung 104 einzustellen. In einigen Fällen kann ein Rotorarm 108 an der vertikalen Halterung 104 verankert sein, um in Bezug auf die vertikale Halterung 104 zu schwenken (z. B. um eine Drehachse zu schwenken, welche senkrecht zu der vertikalen Halterung 104 ist).
Wie in 1 gezeigt, sind die Rotoren 110 benachbart zu den Rändern des Streifens 102 angeordnet und derart ausgerichtet, dass die Drehachse 128 jedes Rotors 110 parallel zu der longitudinalen Richtung 112 des Streifens 102 ist. In anderen Konfigurationen kann die Drehachse 128 jedes Rotors 110 nicht-parallel zu der longitudinalen Richtung 112 des Streifens 102 sein. Außerdem kann die Drehachse 128 jedes Rotors 110 in Bezug auf den Streifen 102 einstellbar sein, zum Beispiel durch eine Drehung seiner vertikalen Halterung 104 entlang einer vertikalen Drehachse, welche sich von der Unterseite der vertikalen Halterung 104 durch ihre Oberseite erstreckt. In einigen Konfigurationen können die Rotoren 110 oberhalb oder unterhalb des Metallstreifens 102 positioniert sein (z. B. nicht direkt benachbart zu einem Rand); können direkt oberhalb oder unterhalb eines Rands des Metallstreifens 102 positioniert sein; oder können nahe eines Rands des Metallstreifens 102 positioniert sein, ohne sich direkt oberhalb oder unterhalb des Metallstreifens oder des Rands des Metallstreifens zu befinden. Wenn die Lenkvorrichtung 100 wenigstens zwei Rotoren 110 umfasst, welche sich über das Zentrum des Metallstreifens hinweg lateral gegenüberliegen, kann der Abstand zwischen der Drehachse 128 der zwei Rotoren 110 kleiner als die, gleich der oder größer als die Breite des Metallstreifens 102 sein.
Die Lenkvorrichtung 100 kann eine Abschirmung (nicht gezeigt) umfassen, wie hierin ferner im Detail beschrieben wird. Die Verwendung einer Abschirmung kann wünschenswert sein, um die Einrichtung vor einer Beschädigung durch einen fehlerhaften Metallstreifen zu schützen, um die Temperatur von Komponenten innerhalb der Abschirmung zu steuern, oder für andere Zwecke. In einigen Fällen können die Rotoren 110 ohne jegliche Abschirmung (z. B. ohne die Rotorabschirmungen 120) verwendet werden.
2 ist eine Ansicht von vorne der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 100 aus 1 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Zu veranschaulichenden Zwecken sind die Rotorabschirmungen 120 in 2 nicht gezeigt. Die Lenkvorrichtung 100 umfasst zwei vertikale Halterungen 104 an jeweiligen lateralen Schienen 106. Jede vertikale Halterung 104 trägt zwei Rotorarme 108, welche jeweils einen Rotor 110 tragen. Die vier Rotoren 110 können, wie hierin beschrieben, steuerbar um den Metallstreifen 102 positioniert sein. Wie in 2 zu sehen ist, drehen sich alle Rotoren 110 in einer Richtung nach innen (z. B. drehen sich der obere rechte und der untere linke Rotor 110, wie in 2 zu sehen ist, in einer Richtung im Uhrzeigersinn, während sich der obere linke und der untere rechte Rotor 110 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn drehen). Eine derartige Drehung nach innen aller Rotoren 110 kann dazu führen, dass Druckkräfte lateral über den Metallstreifen 102 ausgeübt werden. Die Rotoren 110 können sich in Richtungen drehen, welche den in 2 gezeigten entgegengesetzt sind, um Zugkräfte lateral über den Metallstreifen 102 auszuüben.
Die Position der Rotoren 110 kann unter Bezugnahme auf die Drehachse 128 jedes Rotors 110 oder unter Bezugnahme auf Ebenen, auf welchen die Drehachsen liegen, beschrieben werden. Eine Rotorebene 202 kann durch die Drehachse eines oder mehrerer Rotoren 110 auf einer Seite einer lateralen Mittellinie 208 des Metallstreifens 102 oder einer lateralen Mittellinie 214 einer gewünschten Durchlauflinie definiert sein. Die Rotorebene 202 kann sich vertikal von der Drehachse erstrecken. Wie in 2 zu sehen ist, ist die Rotorebene 202 lateral von dem Rand 212 des Metallstreifens 102 um einen Abstand 206 beabstandet (z. B. eine vertikale Linie 204, welche komplanar mit einem Rand 212 des Metallstreifens 102 ist). In einigen Fällen kann die Rotorebene 202 vertikal mit dem Rand 212 des Metallstreifens 102 ausgerichtet sein (z. B. der Abstand 206 ist Null oder ungefähr Null). In einigen Fällen kann die Rotorebene 202 lateral von dem Rand 212 des Metallstreifens 102 entfernt von einer Mittellinie 208 des Metallstreifens 102 beabstandet sein (z. B. der Abstand zwischen der Mittellinie 208 des Metallstreifens und der Rotorebene 202 ist größer als die halbe Breite des Metallstreifens 102). In einigen Fällen kann die Rotorebene 202 lateral von dem Rand 212 des Metallstreifens 102 zwischen der Mittellinie 208 des Metallstreifens 102 und dem Rand 212 des Metallstreifens 102 beabstandet sein (z. B. der Abstand zwischen der Mittellinie 208 des Metallstreifens 102 und der Rotorebene 202 ist kleiner als die Hälfte der Breite des Metallstreifens 102).
In einigen Fällen kann die Rotoranordnung basierend auf dem Abstand zwischen den Rotorebenen 202 beschrieben werden, unter der Annahme, dass die Rotorebenen 202 um die laterale Mittellinie 208 des Metallstreifens 102 oder eine laterale Mittellinie 214 einer gewünschten Durchlauflinie zentriert sind. Für Rotoren, welche an den Rändern des Metallstreifens 102 platziert sind, können die Rotorebenen 202 durch einen Abstand getrennt sein, welcher ungefähr gleich der Breite des Metallstreifens 102 ist, wie zum Beispiel innerhalb einer Abweichung von oder weniger als 10 %, 9 %. 8 %, 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 % oder 1 %. Bei Rotoren, welche innerhalb der Ränder oder außerhalb der Ränder des Metallstreifens 102 platziert sind, können die Rotorebenen 202 durch einen Abstand getrennt sein, welcher jeweils kleiner oder größer als die Breite des Metallstreifens 102 ist. In einigen Fällen kann der Abstand um wenigstens eine Summe der Radien der gegenüberliegenden Rotoren in jeder der Rotorebenen 202 größer als die Breite des Metallstreifens 102 sein, sodass die Rotoren nicht direkt oberhalb des Metallstreifens 102 liegen, wenn der Metallstreifen 102 auf der gewünschten Durchlauflinie zentriert ist. In einigen Fällen kann der Abstand um wenigstens 20 %, 30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % oder 100 % oder mehr der Breite des Metallstreifens 102 größer als die Breite des Metallstreifens 102 sein.
In Fällen, in welchen der Abstand zwischen den Rotorebenen 202 größer als die Breite des Metallstreifens ist, können die Rotorebenen 202 jeweils zwischen einem Rand 212 des Metallstreifens 102 und einem Hindernis, wie zum Beispiel einer Wand der Einrichtung, einem benachbarten Teil der Einrichtung, einer Wand eines Gebäudes, einem Laufweg für einen Bediener oder anderen derartigen Hindernisse positioniert sein, bei welchen die Gefahr besteht, den sich bewegenden Metallstreifen 102 zu berühren, wenn der Metallstreifen 102 zu weit von der gewünschten Durchlauflinie abweicht. Die Rotorebenen 202 können irgendwo zwischen dem Hindernis und dem Metallstreifen 102 positioniert sein, um sicherzustellen, dass der Metallstreifen 102 in Richtung der gewünschten Durchlauflinie gelenkt wird, bevor er das Hindernis berührt.
Zusätzlich schneidet die Drehachse jedes Rotors 110 eine gemeinsame longitudinale Ebene 210. Wie in 2 dargestellt, ist die gemeinsame longitudinale Ebene 210 eine Ebene, welche komplanar zu der Seite von 2 ist und jeden der Rotoren 110 der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 100 schneidet.
3 ist eine vergrößerte Ansicht einer vertikalen Halterung 104 und zweier Rotoren 110 der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 100 aus 1 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Zu veranschaulichenden Zwecken sind die Rotorabschirmungen 120 und der Metallstreifen 102 in 3 nicht gezeigt. Die vertikale Halterung 104 ist derart gezeigt, dass sie zwei Rotorarme 108 haltert, von welchen jeder einen Rotor 110 haltert. Jeder Rotorarm 108 umfasst einen Rotormotor 116, welcher durch einen jeweiligen Übertragungsriemen 114 mit einem jeweiligen Rotor 110 gekoppelt ist. Der lineare Aktuator 124 zum lateralen Bewegen der vertikalen Halterung 104 entlang der lateralen Schiene 106 kann gesehen werden. In einigen Fällen umfasst der Rotormotor 116 eine magnetische Abschirmung 126, welche dazu in der Lage ist, die wechselnden Magnetfelder abzuschwächen, welche durch den sich drehenden Rotor 110 erzeugt werden. In solchen Fällen kann ein auf Magnetismus basierender Motor (z. B. im Gegensatz zu einem auf Pneumatik oder Hydraulik basierenden Motor) verwendet werden. Zu veranschaulichenden Zwecken ist die magnetische Abschirmung 126 des oberen Rotormotors 116 in 3 nicht gezeigt. Ein Ausschnitt der gemeinsamen longitudinalen Ebene 210 ist in 3 dargestellt.
4 ist eine vergrößerte Ansicht von hinten einer vertikalen Halterung 104 und zweier Rotoren 110 der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 100 aus 1 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Zu veranschaulichenden Zwecken sind die obere Rotorabschirmung 120 und der Metallstreifen 102 in 4 nicht gezeigt, jedoch ist die untere Rotorabschirmung 120 ist mit Schlitzen 121 gezeigt. Es ist die vertikale Halterung 104 gezeigt, welche zwei Rotorarme 108 haltert, von welchen jeder einen Rotor 110 haltert. Ein linearer Aktuator 402 steuert die vertikale Bewegung jedes Rotorarms 108 entlang der vertikalen Halterung 104. Andere Mechanismen können verwendet werden, um die vertikale Bewegung jedes Rotorarms 108 zu steuern, einschließlich jeglichen geeigneten linearen Aktuators, wie zum Beispiel diejenigen hierin beschriebenen. In manchen Fällen werden lineare Aktuatoren 402 von Motoren 404 angetrieben.
Es ist ein linearer Aktuator 124 zum Steuern der lateralen Bewegung der vertikalen Halterung 104 entlang der lateralen Schiene 106 zu sehen. In manchen Fällen kann der lineare Aktuator 124 durch einen Motor 406 angetrieben werden.
5 ist eine vergrößerte Ansicht einer vertikalen Halterung 104 und zweier Rotoren 110 der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 100 aus 1 mit Rotorabschirmungen 120 an Ort und Stelle gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Metallstreifen 102 verläuft derart zwischen den Rotorabschirmungen 120, dass das durch die Drehung der Rotoren 110 innerhalb der Rotorabschirmungen 120 induzierte Magnetfeld durch den Metallstreifen 102 verläuft. Es ist die vertikale Halterung 104 gezeigt, welche zwei Rotorarme 108 haltert, von welchen jeder einen Rotor 110 haltert und von welchen jeder durch eine Rotorabschirmung 120 eingeschlossen ist.
Wie ferner hierin im Detail beschrieben, kann die Rotorabschirmung 120 einschichtig oder mehrschichtig sein und kann den Rotor 110 und andere Ausrüstung innerhalb der Rotorabschirmung 120 vor Staub, Ablagerungen, Fluid oder anderen Verunreinigungen schützen. Die Rotorabschirmung 120 kann auch thermisch isolierend sein, wodurch die über die Rotorabschirmung 120 übertragene Wärmemenge verringert wird.
Die Rotorabschirmung 120 kann jegliches geeignetes Profil oder jegliche geeignete Form aufweisen. In einigen Fällen ist eine zusätzliche Abschirmung an der oder um die vertikale Halterung 104 herum umfasst. Die zusätzliche Abschirmung kann mit den Rotorabschirmungen 120 der vertikalen Halterung 104 gekoppelt oder kontinuierlich damit sein. Die zusätzliche Abschirmung kann dabei helfen, jegliche dem Rotor 110 oder der vertikalen Halterung 104 zugeordneten Motoren und Aktuatoren zu schützen und zu kühlen.
In einigen Fällen, wie zum Beispiel wenn eine Rotorabschirmung 120 aus einem Metall hergestellt ist, kann die Rotorabschirmung 120 Schlitze 121 oder andere Öffnungen zum Reduzieren von Wirbelströmen in der Rotorabschirmung 120 umfassen. Ohne solche Schlitze 121 oder andere Öffnungen können die sich bewegenden magnetischen Felder, welche durch den Rotor 110 erzeugt werden, eine wesentliche Wärmeentwicklung in den elektrisch leitfähigen Rotorabschirmungen 120 induzieren. Die Schlitze 121 oder die anderen Öffnungen können jegliche geeignete Form oder jegliches geeignetes Muster zum Reduzieren von Wirbelströmen aufweisen. In einigen Fällen werden die Schlitze 121 oder die anderen Öffnungen anschließend mit einem elektrisch isolierenden Material befüllt oder bedeckt. In einigen Fällen umfasst die Rotorabschirmung 120 eine äußere Schicht oder Abdeckung aus einem nicht leitfähigen Material, wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen (PTFE). In einigen Fällen ist die Rotorabschirmung 120 aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material hergestellt und umfasst keine Schlitze 121 oder andere Öffnungen. In einigen Fällen wird eine Laminierung verwendet, um die Wirkung von Wirbelströmen zu reduzieren.
In einigen Fällen ist eine Rotorabschirmung 120 aus einem Metall, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl, hergestellt, um den Rotor 110 im Falle einer Berührung mit einem sich bewegenden Metallstreifen zu schützen. In einigen Fällen umfasst eine Rotorabschirmung 120 eine Schicht aus PTFE (z. B. Teflon ™) oder eine andere Beschichtung mit geringer Reibung, um eine Beschädigung des Metallstreifens oder der Rotorabschirmung 120 in dem Fall zu verhindern, dass der sich bewegende Metallstreifen die Rotorabschirmung 120 berührt.
Ein optionaler Verlagerungssensor 502 ist zusätzlich in 5 gezeigt. Der Verlagerungssensor 502 kann mit einer vertikalen Halterung 104, einem Rotorarm 108, einer Rotorabschirmung 120 oder irgendeiner anderen geeigneten Ausrüstung gekoppelt sein. Der Verschiebungssensor 502 kann gekoppelt sein, um in Bezug auf einen Rotor 110 lateral stationär zu bleiben. Der Verlagerungssensor 502 kann derart gekoppelt sein, dass er bezüglich eines Rotorarms 108 vertikal stationär bleibt. In einigen Fällen kann der Verlagerungssensor 502 eine vertikale Verlagerung des Metallstreifens 102 in Bezug auf einen Rotor 110 messen. In einigen Fällen kann der Verlagerungssensor 502 eine laterale Verlagerung des Metallstreifens 102 in Bezug auf einen Rotor 110 messen.
In einem Beispiel ist der Verlagerungssensor 502 ein Lasersensor, der einen ersten Strahl 504 und einen zweiten Strahl 506 bereitstellt. Der erste Strahl 504 kann mit einer gewünschten Randstelle des Metallstreifens 102 ausgerichtet sein, während der zweite Strahl 506 von der gewünschten Randstelle des Metallstreifens 102 lateral beabstandet sein kann (z. B. in Richtung einer gewünschten Durchlauflinie, wie in 5 gezeigt, oder von einer gewünschten Durchlauflinie weg). Jeder Strahl 504, 506 kann das Vorhandensein des Metallstreifens 102 unterhalb messen oder einen Abstand von dem Verlagerungssensor 502 zu dem Metallstreifen 102 messen. Diese Messungen können verwendet werden, um die Stelle des Rands des Metallstreifens 102 in Bezug auf die Rotoren 110 anzunähern oder anderweitig zu bestimmen. Der Verlagerungssensor 502 kann als ein Rückkopplungssensor verwendet werden, um die Stelle des Metallstreifens 102 bereitzustellen, wie hierin ferner im Detail beschrieben wird.
6 ist eine vergrößerte, ausgeschnittene Ansicht von vorne zweier Rotoren 610 einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung 600 mit Kühlmittelabschirmungen 602 und Rotorabschirmungen 612 an Ort und Stelle gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Jeder Rotorarm 614 kann einen Rotor 610 haltern. Eine Abschirmung, welche den Rotor 610 und den Rotorarm 614 umgibt, kann eine Rotorabschirmung 612 (z. B. eine äußere Schicht) und eine Kühlmittelabschirmung 602 (z. B. eine innere Schicht) umfassen. Die Rotorabschirmung 612 und die Kühlmittelabschirmung 602 können zusammenwirken, um eine Schutzabschirmung 608 um den Rotor 610 und jegliche andere umgebene Teile herum zu bilden. In einigen Fällen kann Kühlmittel 604 durch den Raum zwischen der Kühlmittelabschirmung 602 und der Rotorabschirmung 612 zirkuliert werden. In einigen Fällen wird Kühlmittel 604 durch Wege oder Rohre zirkuliert, welche zwischen der Kühlmittelabschirmung 602 und der Rotorabschirmung 612 angeordnet sind. Das Kühlmittel 604 kann unter Verwendung einer Kühlmittelpumpe 606 zirkuliert werden.
In einem Beispiel pumpt die Kühlmittelpumpe 606 Kühlmittel 604 in den Raum zwischen der Kühlmittelabschirmung 602 und der Rotorabschirmung 612 auf einer Seite der Schutzabschirmung 608, welche dem Metallstreifen 616 am nächsten ist. Das Kühlmittel 604 kann innerhalb der Schutzabschirmung 608 und zirkulieren und an den Seiten des Schutzschildes 608, welche am weitesten von dem Metallstreifen 102 entfernt sind, herausgezogen werden. Jedoch kann das Kühlmittel 604 auf andere Weise zirkuliert werden. Das Kühlmittel 604, welches durch die Schutzabschirmungen 608 zirkuliert wird, kann Wärme von dem Rotor 610 abziehen und die extrahierte Wärme abgeben (z. B. gekühlt werden), bevor es wieder durch die Schutzabschirmungen 608 gepumpt wird. Andere Teile (z. B. Lager, Motoren, Aktuatoren) können auf die gleiche Weise gekühlt werden.
In einigen Fällen pumpt eine Kühlmittelpumpe Kühlmittel in das gesamte Volumen der Kühlmittelabschirmung 602 oder der Rotorabschirmung 612 (z. B. wenn keine separate Kühlmittelabschirmung 602 verwendet wird). Das Kühlmittel kann um die Teile innerhalb der Kühlmittelabschirmung 602 oder der Rotorabschirmung 612 herum zirkuliert werden. Die Bewegung des Rotors 610 kann dabei helfen, das Kühlmittel durch das gesamte Volumen der Kühlmittelabschirmung 602 oder der Rotorabschirmung 612 zu bewegen. In einigen Fällen können Leitungen oder andere Merkmale können verwendet werden, um den Kühlmittelfluss in die Nähe der Rotoren 610 oder darüber hinaus zu richten.
Das Kühlmittel 604 kann irgendein geeignetes Kühlmittel sein, umfassend Fluide wie zum Beispiel Luft, Wasser oder Kältemittel.
7 ist eine Ansicht von oben, welche eine magnetische Permanentmagnet-Rotorlenkvorrichtung 700 an Ort und Stelle um einen Metallstreifen 702 abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Ein zu steuernder Metallstreifen 702 verläuft in einer longitudinalen Richtung 712 durch die Rotoren 710 der Lenkvorrichtung 700. Jeder Rotor 710 besteht aus einem oder mehreren Permanentmagneten 752, welche dazu eingerichtet sind, ein Magnetfeld zu darzustellen, welches ihre äußere Fläche umgibt. Wenn sich die Rotoren 710 drehen, werden wechselnde Magnetfelder in der Nähe der Rotoren 710 induziert. Durch eine Steuerung der Position und eine Drehung der Rotoren 710 der Lenkvorrichtung 700 können wünschenswerte Kräfte auf den Metallstreifen 702 induziert werden, welcher in der Nähe der Rotoren 710 verläuft. Jeder Rotor 710 kann sich um seine eigene Drehachse 770 drehen. Jeder Rotor 710 kann eine gemeinsame Ebene 772 schneiden, welche senkrecht zu der longitudinalen Richtung 712 (z. B. der Bewegungsrichtung) des Metallstreifens 702 ist. Die Drehachsen 770 jedes Rotors 710 können parallel zu der longitudinalen Richtung 712 oder nicht parallel zu der longitudinalen Richtung 712 sein. Der Metallstreifen 702 kann durch die gemeinsame Ebene 772 verlaufen. Unabhängig von der Ausrichtung der Drehachsen 770 jedes Rotors 710 in Bezug auf die longitudinalen Richtung 712, können die Rotoren 710 in der gemeinsamen Ebene 772 voneinander beabstandet sein.
Die Lenkvorrichtung 700 kann zwei vertikale Halterungen 704 umfassen, welche beweglich auf einer lateralen Schiene 706 positioniert sind. Jede vertikale Halterung 704 kann individuell gesteuert werden, um sich entlang der lateralen Schiene 706 zu bewegen, wodurch die laterale Bewegung jeglicher Rotoren 710 gesteuert wird, welche mit dieser bestimmten Halterung 704 gekoppelt sind. In einigen Fällen werden die vertikalen Halterungen 704 gemeinsam gesteuert, um sich über die gleiche Distanz in der gleichen Richtung (z. B. links oder rechts) oder in entgegengesetzten Richtungen (z. B. zusammen oder getrennt) entlang der lateralen Schiene 706 zu bewegen. Die laterale Bewegung der vertikalen Halterungen 704 kann durch den Motor 754 gesteuert werden. Der Motor 754 kann eine lineare Schnecke 756 antreiben, welche die vertikalen Halterungen 704 entlang der lateralen Schiene 706 bewegt.
Jede vertikale Halterung 704 kann einen oder mehrere Rotorarme 708 umfassen. Jeder Rotorarm 708 haltert einen oder mehrere Rotoren 710. Die vertikale Position jedes Rotorarms 708 an einer vertikalen Halterung 704 kann individuell gesteuert werden, wodurch die vertikale Bewegung jeglicher Rotoren 710 gesteuert wird, welche mit diesem bestimmten Rotorarm 708 gekoppelt sind. Positionierungsmotoren 760 können die vertikale Bewegung der jeweiligen Rotorarme 708 steuern. In einigen Fällen wird eine ausreichende Anzahl von Positionierungsmotoren 760 verwendet, um die vertikale Bewegung jedes Rotorarms 708 individuell zu steuern (z. B. ein Positionierungsmotor 760 pro Rotorarm 708). In einigen Fällen kann ein einzelner Positionierungsmotor 760 die vertikale Bewegung aller Rotorarme 708 auf einer bestimmten vertikalen Halterung 704 gemeinsam steuern.
Jeder Rotorarm 708 und der zugeordnete Rotor 710 können in einer Schutzabschirmung 750 eingeschlossen sein, wie hierin ferner im Detail beschrieben wird.
In einigen Fällen kann ein Lichtschrankensensor (z. B. ein Lichtschrankensender 762 und ein Lichtschrankenempfänger 764) nahe den Rotoren 710 positioniert sein, um eine laterale Verlagerung des Metallstreifens 702 zu erfassen. Eine laterale Verlagerung kann basierend auf der Verlagerung weg von einer lateralen Mittellinie 768 einer gewünschten Durchlauflinie erfasst werden. Wenn der Metallstreifen 702 anfängt, in der einen oder anderen Richtung zu weit lateral abzuweichen, kann eine Steuer-/Regeleinheit die Position, die Drehzahl und/oder die Drehrichtung eines oder mehrerer Rotoren 710 ändern, um Kräfte auf den Metallstreifen 702 auszuüben, um die Abweichung zu korrigieren.
In einigen Fällen sind ein oder mehrere vertikale Positionssensoren 766 nahe den Rotoren 710 positioniert, um die vertikale Abweichung des Metallstreifens 702 von einer gewünschten Durchlauflinie zu messen. Wenn der Metallstreifen 702 anfängt, in der einen oder anderen Richtung zu weit vertikal abzuweichen, kann eine Steuer-/Regeleinheit die Position, die Drehzahl und/oder die Drehrichtung eines oder mehrerer Rotoren 710 ändern, um Kräfte auf den Metallstreifen 702 auszuüben, um die Abweichung zu korrigieren.
Der eine oder die mehreren vertikalen Positionssensoren 766 können auch verwendet werden, um vor dem Bewegen der Rotoren 710 in eine Betriebsposition (z. B. angrenzend an den Metallstreifen 702) anfängliche Messungen durchzuführen (z. B. eine anfängliche Höhenmessung der Durchlauflinie). Die Rotoren 710 können in einer Nicht-Betriebsposition (z. B. entfernt von einer gewünschten oder erwarteten Durchlauflinie des Metallstreifens 702) gehalten werden, bis eine anfängliche Durchlaufslinienhöhenmessung vorgenommen wird, nach welcher Zeit jeder Rotor 710 in eine Betriebsposition bewegt werden kann.
Die Rotormotoren 758 können an jedem Rotorarm 708 angeordnet sein, um die Drehbewegung des Rotors 710 anzutreiben. Die Rotormotoren 758 sind derart gezeigt, dass sie außerhalb des Rotorarms 708 und der Schutzabschirmung 750 angeordnet sind, jedoch sind in einigen Fällen die Rotormotoren 758 innerhalb des Rotorarms 708 und/oder der Schutzabschirmung 750 angeordnet.
8 ist eine Ansicht von vorne, welche die magnetische Permanentmagnet-Rotorlenkvorrichtung 700 aus 7 abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Metallstreifen 702 ist zwischen den Rotoren 710 zu sehen. Wie in 8 zu sehen ist, umfasst jeder Rotor 710 mehrere Permanentmagnete 752, welche mit einer äußeren Fläche gekoppelt sind. Benachbarte Permanentmagnete 752 an einem einzelnen Rotor 710 können derart angeordnet sein, dass sie einen unterschiedlichen magnetischen Pol darstellen (z. B. einen wechselnden Nord und Südpol, welche radial nach außen weisen). Optional können benachbarte Permanentmagnete 752 an einem einzelnen Rotor 710 gemäß anderen Konfigurationen angeordnet sein, wie zum Beispiel einer Halbach-Array-Konfiguration oder einer anderen Konfiguration, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die Permanentmagnete 752 eines Rotors 710 können mit einer Außenfläche des Rotors 710 gekoppelt sein oder in einem Gehäuse des Rotors 710 eingeschlossen sein. Während eine einzelne Konfiguration von Magneten in den 7-8 dargestellt ist, können andere Konfigurationen von Magneten in Bezug auf einen Rotor 710 verwendet werden. Zum Beispiel können mehrere Permanentmagnete über die Breite des Rotors (z. B. in dem Raum, welcher durch den in 7 dargestellten Permanentmagnet 752 eingenommen ist) und/oder den Umfang des Rotors in jeglicher geeigneter Anordnung angeordnet sein, wie zum Beispiel einem Halbach-Array, welches derart ausgelegt ist, dass es ein gewünschtes Magnetfeld ausgibt, welches den Rotor 710 umgibt, wenn sich der Rotor 710 dreht. In einem Beispiel kann jeder der Permanentmagnete 752, welche in den 7-8 dargestellt sind, stattdessen durch ein Halbach-Array mehrerer Magnete ersetzt werden, welche in der Form eines Permanentmagnets 752 miteinander gekoppelt sind.
Die vertikalen Halterungen 704 sind gezeigt und sind jeweils durch Betätigung von jeweiligen Motoren 754 bewegblich entlang der lateralen Schiene 706 positionierbar.
Es sind Rotorarme 708 gezeigt, welche jeweilige Rotoren 710 haltern und welche in jeweiligen Schutzabschirmungen 750 eingeschlossen sind. Die vertikale Positionierung der Rotoren 710 einer vertikalen Halterung 704 individuell und gemeinsam kann jeweils durch Positionierungsmotoren 760 erreicht werden.
Die Rotormotoren 758 können an jedem Rotorarm 708 angeordnet sein, um die Drehbewegung des Rotors 710 anzutreiben. Die Rotormotoren 758 sind derart gezeigt, dass sie außerhalb des Rotorarms 708 und der Schutzabschirmung 750 angeordnet sind, jedoch sind in einigen Fällen die Rotormotoren 758 innerhalb des Rotorarms 708 und/oder der Schutzabschirmung 750 angeordnet.
Ein Lichtschrankensensor (z. B. ein Lichtschrankensender 762 und ein Lichtschrankenempfänger 764) ist benachbart zu den Rotoren 710 gezeigt. Von dem Lichtschrankensender 762 emittiertes Licht 806 wird von dem Lichtschrankenempfänger 764 empfangen. Durch eine Erfassung, wo das emittierte Licht 806 den Lichtschrankenempfänger 764 erreicht und wo nicht, kann der Lichtschrankensensor die laterale Verlagerung des Metallstreifens 702 erfassen.
Vertikale Positionssensoren 766 sind benachbart zu den Rotoren 710 gezeigt. In einigen Fällen prallt Laserlicht 804 durch die Vertikalpositionssensoren 766 von der Oberfläche des Metallstreifens 702 ab, um eine vertikale Abweichung des Metallstreifens 702 von einer vertikalen Mittellinie 802 oder einer gewünschten Durchlauflinie zu messen. Die Dicke des Metallstreifens kann bekannt oder berechnet sein, um den Abstand zwischen der Oberfläche des Metallstreifens und der Mitte des Metallstreifens zu berücksichtigen. Wenn der Metallstreifen 702 anfängt, in der einen oder anderen Richtung zu weit vertikal abzuweichen, kann eine Steuer-/Regeleinheit die Position, die Drehzahl und/oder die Drehrichtung eines oder mehrerer Rotoren 710 ändern, um Kräfte auf den Metallstreifen 702 auszuüben, um die Abweichung zu korrigieren.
9 ist eine schematisches Darstellung, welche magnetische Rotorlenkvorrichtungen 902 abbildet, welche an verschiedenen Stellen in einer Durchlaufglühanlage 900 positioniert sind, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Ein Abschnitt einer Durchlaufglühanlage 900 ist gezeigt, umfassend einen Ofenabschnitt 908 und eine Kühlabschnitt 910, welche durch eine Lücke 912 getrennt sind. Ein Metallstreifen 904 kann in der Richtung 906 die Durchlaufglühanlage 900 durchlaufen.
Der Ofenabschnitt 908 kann eine erste Ofenzone 914 und eine zweite Ofenzone 916 umfassen, welche durch eine Lücke 918 getrennt sind. Der Kühlabschnitt 910 kann eine erste Kühlzone 920 und eine zweite Kühlzone 922 umfassen, welche durch eine Lücke 924 getrennt sind. Wie gezeigt, ist eine optionale thermische Verstärkungszone 926 zwischen dem Ofenabschnitt 908 und dem Kühlabschnitt 910 angeordnet. Eine Lücke 928 ist zwischen dem Ofenabschnitt 908 und der thermischen Verstärkungszone 926 angeordnet und eine Lücke 930 ist zwischen der thermischen Verstärkungszone 926 und dem Kühlabschnitt 910 angeordnet. In der thermischen Verstärkungszone 926 kann die Temperatur des Metallstreifens 904 beibehalten und nicht erwärmt oder abgekühlt werden. In einigen Fällen wird keine thermische Verstärkungszone 926 verwendet, und die Lücke 912 ist relativ klein, wobei der Ofenabschnitt 908 angrenzend an den Beginn des Kühlabschnitts 910 endet. In einigen Fällen ist die thermische Verstärkungszone 926 einfach eine der beiden Kühlzonen des Kühlabschnitts 910, welche in einem thermischen Verstärkungsmodus betrieben werden.
In einigen Fällen können der Ofenabschnitt 908, der Kühlabschnitt 910 und/oder die thermische Verstärkungszone 926 weniger oder mehr Zonen als in 9 gezeigt aufweisen. Jede Zone eines bestimmten Abschnitts (z. B. die erste Ofenzone 914 und die zweite Ofenzone 916 des Ofenabschnitts 908) kann sein eigenes Gehäuse aufweisen (z. B. befindet sich die erste Ofenzone 914 in einem von der zweiten Ofenzone getrennten Gehäuse 916). Eine Lenkvorrichtung 902, welche in einer Zone platziert ist, kann innerhalb des Gehäuses für diese bestimmte Zone platziert sein, wohingegen eine Lenkvorrichtung 902, welche in einer Lücke (z. B. Lücke 918) platziert ist, außerhalb des Gehäuses von jeder umgebenden Zone platziert sein kann. In einigen Fällen sind eine oder mehrere Zonen eines bestimmten Abschnitts (z. B. die erste Ofenzone 914 und die zweite Ofenzone 916 des Ofenabschnitts 908) oder sogar von benachbarten Abschnitten (z. B. die zweite Ofenzone 916 und die thermische Verstärkungszone 926 oder die erste Kühlzone 920) in einem geteilten, gemeinsamen Gehäuse angeordnet (z. B. befinden sich die erste Ofenzone 914 und die zweite Ofenzone 916 in einem einzigen Ofengehäuse). In solchen Fällen kann eine Lenkvorrichtung 902, welche innerhalb einer Zone platziert ist, in dem gleichen gemeinsamen Gehäuse wie, jedoch an einer anderen Stelle als eine Lenkvorrichtung 902 angeordnet sein, welche in einer Lücke (z. B. Lücke 918) platziert ist. Zum Beispiel kann eine Lenkvorrichtung 902, welche innerhalb einer ersten Ofenzone 914 platziert ist, innerhalb des gleichen Gesamtgehäuses wie eine Lenkvorrichtung 902 angeordnet sein, welche in einer Lücke 918 platziert sein, jedoch kann die innerhalb der ersten Ofenzone 914 platzierte Lenkvorrichtung 902 benachbart zu Temperatur-Steuer-/Regelelementen der ersten Ofenzone 914 sein. Eine einzelne Durchlaufglühanlage 900 kann ein oder viele Gehäuse mit einem oder mehreren Abschnitten (z. B. Ofenabschnitt 908 und Kühlabschnitt 910) und/oder Zonen (z. B. erste Ofenzone 914 und thermischer Verstärkungszone 926) mit individuellen oder geteilten Gehäusen umfassen. Mit anderen Worten, reflektiert der Ausdruck „Lücke“, wie er nachstehend verwendet wird, einen allgemeinen Raum zwischen benachbarten Elementen, kann jedoch einen Raum zwischen den physikalischen Gehäusen benachbarter Elemente reflektieren oder nicht.
Während sie in 9 mit elf Lenkvorrichtungen 902 (z. B. wie die Lenkvorrichtung 100 aus 1 oder die Lenkvorrichtung 700 aus 7) gezeigt ist, kann eine Durchlaufglühanlage 900 weniger oder mehr Lenkvorrichtungen 902 in einer jeglicher Kombination von Stellen aufweisen. Eine Lenkvorrichtung 902 kann vor dem Ofenabschnitt 908 angeordnet sein (z. B. benachbart zu dem Eingang des Ofenabschnitts 908). Eine Lenkvorrichtung 902 kann innerhalb des Ofenabschnitts 908 angeordnet sein, wie zum Beispiel innerhalb der ersten Ofenzone 914, innerhalb der Lücke 918 und/oder innerhalb der zweiten Ofenzone 916. Eine Lenkvorrichtung 902 kann innerhalb der Lücke 912 zwischen dem Ofenabschnitt 908 und dem Kühlabschnitt 910 angeordnet sein. Wenn eine thermische Verstärkungszone 926 verwendet wird, kann eine Lenkvorrichtung 902 innerhalb der Lücke 928, innerhalb der thermischen Verstärkungszone 926 und/oder innerhalb der Lücke 930 angeordnet sein. Eine Lenkvorrichtung 902 kann innerhalb des Kühlabschnitts 910, wie zum Beispiel innerhalb der ersten Kühlzone 920 (z. B. innerhalb des und benachbart zu dem Eingang(s) der ersten Kühlzone 920), innerhalb der Lücke 924 und/oder innerhalb der zweiten Kühlzone 922 angeordnet sein. Eine Lenkvorrichtung 902 kann nach dem Kühlabschnitt 910 angeordnet sein (z. B. benachbart zu dem Ausgang des Kühlabschnitts 910). Eine Lenkvorrichtung 902 kann an anderen Stellen in einer Durchlaufglühanlage 900 angeordnet sein.
10 ist eine schematische Seitenansicht, welche versetzte Rotoren 1010 abbildet, welche verwendet werden, um eine sinuswellenartige Bewegung in einem Metallstreifen 1002 zu induzieren, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Es ist gezeigt, dass sich der Streifen 1002 in die Richtung 1012 bewegt. Drei Rotoren 1010 sind in longitudinal versetzten Positionen gezeigt. Die Rotoren 1010 können derart ausgerichtet sein, dass die Drehachse jedes Rotors, wie gezeigt, parallel zu der longitudinalen Richtung des Streifens ist. In einigen Fällen können die Rotoren 1010 derart ausgerichtet sein, dass die Drehachse jedes Rotors parallel zu der lateralen Breite des Streifens ist (nicht gezeigt).
Jeder Rotor 1010 kann Kräfte auf den Metallstreifen 1002 ausüben, um den Metallstreifen 1002 vertikal von einem vertikalen Pfad 1004 einer neutralen Durchlauflinie (z. B. einer im Wesentlichen ebenen Durchlauflinie oder einer erwarteten Durchlauflinie) zu verlagern. Wenn benachbarte Rotoren 1010 longitudinal versetzt und alternierend an entgegengesetzten Seiten des Metallstreifens 1002 positioniert sind (z. B. alternierend zwischen oberhalb der Durchlauflinie und unterhalb der Durchlauflinie), verursachen die vertikalen Verlagerungen von den Rotoren 1010 eine sinuswellenartige Abweichung in dem Metallstreifen 1002, wie in 10 zu sehen ist. In einigen Fällen können die Rotoren 1010 Profile aufweisen, welche mit der allgemeinen sinusförmigen Form des Metallstreifens 1002 übereinstimmen, wodurch ermöglicht wird, dass die Rotoren 1010 in der Nähe des Metallstreifens 1002 positioniert werden, ohne dass die Gefahr besteht, dass der Metallstreifen 1002 berührt wird. Zum Beispiel können die Rotoren 1010 fassförmig sein, obwohl andere geformte Profile verwendet werden können.
11 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess 1100 einer Rückkopplungssteuerung/-regelung abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Rückkopplungs-Steuer-/Regelprozess 1100 kann durch eine Steuer-/Regeleinheit (z. B. eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), digitale Signalprozessoren (DSPs), digitale Signalverarbeitungsvorrichtungen (DSPDs), programmierbare Logikvorrichtungen (PLDs), Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), Prozessoren, Mikrocontroller, Mikroprozessoren, andere elektronische Einheiten, welche zur Ausführung der hier beschriebenen Funktionen ausgelegt sind, und/oder einer Kombination davon) durchgeführt werden, welche mit jeglicher Kombination der hierin offenbarten Sensoren, Positionierungsmotoren und Antriebsmotoren gekoppelt ist.
In Block 1102 kann zum Beispiel durch eine Lichtschranke eine horizontale Abweichung erfasst werden. Das Erfassen der horizontalen Abweichung kann ein Messen des Betrags der horizontalen Abweichung umfassen. In Block 1104 kann zum Beispiel durch einen vertikalen Positionssensor eine vertikale Abweichung erfasst werden. Das Erfassen der vertikalen Abweichung kann ein Messen des Betrags der vertikalen Abweichung umfassen. In bestimmten Rückkopplungs-Steuer-/Regelprozessen 1100 kann entweder Block 1102 oder Block 1104 oder beide durchgeführt werden.
In Block 1106 kann eine Richtung der Korrekturkraft basierend auf der Messung der horizontalen Abweichung und/oder der Messung der vertikalen Abweichung von den jeweiligen Blöcken 1102 und 1104 bestimmt werden. In Block 1108 kann eine Stärke der Korrekturkraft basierend auf der Messung der horizontalen Abweichung und/oder der Messung der vertikalen Abweichung von jeweiligen Blöcken 1102 und 1104 bestimmt werden.
In Block 1110 können die Einstellungen der Permanentmagnetrotoren bestimmt werden. Die bestimmten Einstellungen können auf der Richtung der in Block 1106 bestimmten Korrekturkraft und/oder der in Block 1108 bestimmten Stärke der Korrekturkraft basieren.
In Block 1112 werden die Rotoren manipuliert. Die Rotoren können in Block 1112 basierend auf den in Block 1110 bestimmten Einstellungen manipuliert werden. Die Manipulation der Rotoren kann ein Einstellen der Position, der Drehzahl und/oder der Drehrichtung eines oder mehrerer Rotoren einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung umfassen.
In einigen Fällen werden die Blöcke 1106, 1108 und 1110 nicht durchgeführt, und stattdessen werden die Rotoren basierend auf Erfassungen der horizontalen Abweichung in Block 1102 und/oder Erfassungen der vertikalen Abweichung in Block 1104 direkt manipuliert. Zum Beispiel kann eine Lichtschranke an einem gewünschten Randpunkt positioniert sein, sodass die Lichtschranke, wenn der Metallbogen lateral über den gewünschten Randpunkt hinaus abweicht, ein Signal zu einer Steuer-/Regeleinheit sendet, welche die Rotoren zum Beispiel durch Einschalten der Rotoren in der Nähe der ausgelösten Lichtschranke manipuliert. Ein derartiges System würde eine einfache Ein/Aus-Rückkopplungssteuerung/-regelung anstelle einer berechneten Rückkopplungssteuerung/-regelung bereitstellen (z. B. unter Verwendung der Blöcke 1106, 1108 und 1110).
Der Prozess 1100 kann kontinuierlich und sich wiederholend arbeiten.
12 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess 1200 zum Lenken eines Metallstreifens ohne eine Rückkopplungssteuerung/- regelung abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. In Block 1202 verläuft ein Metallstreifen durch eine Verarbeitungseinrichtung mit einer gewünschten Durchlauflinie. In Block 1204 werden magnetische Rotoren an entgegengesetzten Seiten einer lateralen Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie oder auf entgegengesetzten Seiten einer lateralen Mittellinie eines Metallstreifens gedreht, um wechselnde Magnetfelder in der Nähe der magnetischen Rotoren zu induzieren. In Block 1206 wird zugelassen, dass die laterale Mittellinie des Metallstreifens von der lateralen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie der Verarbeitungseinrichtung weg in Richtung wenigstens eines der rotierenden magnetischen Rotoren abweicht. In Block 1208 werden durch wenigstens eines der wechselnden Magnetfelder (z. B. das wechselnde Magnetfeld in der Nähe des Magnetrotors, in Richtung welchem sich der Metallstreifen bewegt hat) Kräfte in dem Metallstreifen erzeugt. Die Kräfte, welche in Block 1208 erzeugt werden, können die laterale Mittellinie des Metallstreifens zu der lateralen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie der Verarbeitungseinrichtung hin drängen. In einigen Fällen kann der Prozess 1200 fortfahren, die Blöcke 1206 und 1208 zu wiederholen, um den Metallstreifen auf der gewünschten Durchlauflinie der Verarbeitungseinrichtung zentriert zu halten.
13A ist eine Draufsicht einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung 1300, welche Rotoren 1310 umfasst, welche longitudinal oberhalb eines Metallstreifens 1302 positionierbar sind, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die Rotoren 1310 können derart ausgerichtet sein, dass ihre Drehachse parallel zu der longitudinalen Richtung der Bewegung des Streifens 1302 ist. Die Rotoren 1310 können einen Abschnitt der lateralen Breite des Streifens 1302 überspannen.
Verschiedene Anzahlen von Rotoren 1310 können verwendet werden. In einigen Fällen kann ein einzelner Rotor ungefähr an der lateralen Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie oder an einer lateralen Mittellinie eines Metallstreifens positioniert sein und kann sich entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn drehen, abhängig von der erfassten Abweichung der lateralen Mittellinie des Metallstreifen von der lateralen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie (z. B. laterale Abweichung von der gewünschten Durchlauflinie). In einigen Fällen kann die Anzahl der Rotoren 1310 eine gerade Anzahl sein, wie in den 13A-13C dargestellt. Die mehreren Rotoren 1310 können mit parallelen Drehachsen positioniert sein. In einigen Fällen ist kein Rotor unterhalb des Streifens 1302 gegenüber den Rotoren 1310 positioniert. In einigen Fällen sind ein oder mehrere Rotoren unterhalb des Streifens 1302 gegenüber den Rotoren 1310 angeordnet.
Es kann wünschenswert sein, mehr laterale Breite des Streifens 1302 mit Rotoren 1310 zu bedecken, um eine erhöhte vertikale Steuerung des Streifens 1302 an dieser Position bereitzustellen.
13B ist eine Ansicht von vorne der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 1300 aus Fig. 13A, welche Rotoren 1310 umfasst, welche longitudinal oberhalb eines Metallstreifens 1302 positionierbar sind (optionale Rotoren 1310 unterhalb des Metallstreifens 1302, welche in gestrichelten Linien gezeigt sind), gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die Rotoren 1310 oberhalb des Metallstreifens 1302 sind um die laterale Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie herum zentriert. Die Rotoren 1310 unterhalb des Metallstreifens 1302 sind um die laterale Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie herum zentriert. Lateral benachbarte Rotoren 1310 können sich in entgegengesetzten Richtungen drehen (z. B. im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, wie in 13B zu sehen ist). Da die Anzahl der Rotoren 1310 geradzahlig ist, sind die Nettolateralkräfte, welche in dem Metallstreifen 1302 durch die wechselnden Magnetfelder erzeugt werden, welche durch die Rotoren 1310 induziert werden, Null, wenn der Metallstreifen 1302 auf der gewünschten Durchlauflinie zentriert ist.
13C ist eine Seitenansicht der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 1300 aus Fig. 13A, welche Rotoren 1310 umfasst, welche longitudinal oberhalb eines Metallstreifens 1302 positionierbar sind (wobei optionale Rotoren 1310 gestrichelt unter dem Metallstreifen 1302 gezeigt sind), gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
14 ist eine schematische Aufsichtsdarstellung, welche ein Metallverarbeitungssystem 1400 abbildet, welches eine magnetische Rotorlenkvorrichtung 1404 umfasst, welche verwendet wird, um einen Metallstreifen 1402 zu lenken, bevor er in eine Streifenverarbeitungseinrichtung 1406 eintritt, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Streifen 1402 kann durch die Streifenverarbeitungseinrichtung 1406 in der Richtung 1410 verlaufen. Vor dem Eintritt in die Lenkvorrichtung 1404 kann der Streifen 1402 vertikal von einem vertikalen Pfad 1408 (z. B. einem Satz von vertikalen Mittellinien) einer gewünschten Durchlauflinie versetzt sein. Die Lenkvorrichtung 1404 kann die vertikale Abweichung korrigieren, was dazu führt, dass der Streifen 1402 in einer vertikalen Ausrichtung mit dem vertikalen Pfad 1408 der gewünschten Durchlauflinie in die Streifenverarbeitungseinrichtung 1406 eintritt. Die Lenkvorrichtung 1404 kann wie hierin beschrieben jegliche Lenkvorrichtung sein.
15 ist eine schematische Darstellung von oben des Metallverarbeitungssystem 1400 aus 14 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Streifen 1402 kann in der Richtung 1410 durch die Streifenverarbeitungseinrichtung 1406 verlaufen. Vor dem Eintritt in die Lenkeinrichtung 1404 kann der Streifen 1402 horizontal von einer gewünschten lateralen Mittellinie 1502 einer gewünschten Durchlauflinie versetzt sein. Die Lenkvorrichtung 1404 kann die horizontale Abweichung korrigieren, was dazu führt, dass der Streifen 1402 in einer horizontalen Ausrichtung mit der gewünschten lateralen Mittellinie 1502 der gewünschten Durchlauflinie in die Streifenbearbeitungsvorrichtung 1406 eintritt. Die Lenkvorrichtung 1404 kann wie hierin beschrieben jegliche Lenkvorrichtung sein.
16 ist eine schematische Aufsichtsdarstellung, welche ein Metallverarbeitungssystem 1600 abbildet, welches eine magnetische Rotorlenkvorrichtung 1604 umfasst, welche verwendet wird, um einen Metallstreifen 1602 zu lenken, nachdem er eine Streifenverarbeitungseinrichtung 1606 verlassen hat, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Streifen 1602 kann in der Richtung 1610 durch die Streifenverarbeitungseinrichtung 1606 verlaufen. Nach dem Verlassen der Streifenverarbeitungseinrichtung 1606 kann der Streifen 1602 vertikal von einem vertikalen Pfad 1608 einer gewünschten Durchlauflinie versetzt sein. Die Lenkvorrichtung 1604 kann die vertikale Abweichung korrigieren, was dazu führt, dass der Streifen 1602 trotz durch oder vor der Streifenverarbeitungseinrichtung 1606 aufgebürdeten Problemen mit dem vertikalen Pfad 1608 der gewünschten Durchlauflinie vertikal ausgerichtet ist. Die Lenkvorrichtung 1604 kann wie hierin beschrieben jegliche Lenkvorrichtung sein.
17 ist eine schematische Darstellung von oben des Metallverarbeitungssystem 1600 aus 16 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Streifen 1602 kann in der Richtung 1610 durch die Streifenverarbeitungseinrichtung 1606 verlaufen. Nach dem Verlassen der Streifenverarbeitungseinrichtung 1606 kann der Streifen 1602 horizontal von einer gewünschten lateralen Mittellinie 1702 einer gewünschten Durchlauflinie versetzt sein. Die Lenkvorrichtung 1604 kann die horizontale Abweichung korrigieren, was dazu führt, dass der Streifen 1602 horizontal mit der gewünschten lateralen Mittellinie 1702 der gewünschten Durchlauflinie ausgerichtet ist. Die Lenkvorrichtung 1604 kann wie hierin beschrieben jegliche Lenkvorrichtung sein.
18 ist eine axonometrische Abbildung einer magnetischen Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die magnetische Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom leitet einen Metallstreifen 1802 durch ein magnetisches Feld und legt an wenigstens einen Abschnitt des Metallstreifens 1802 einen elektrischen Strom an, um eine Kraft senkrecht zu dem Magnetfeld und der Richtung des elektrischen Stroms zu induzieren. Das magnetische Feld kann durch jegliche geeignete Technik erzeugt werden, wie zum Beispiel Elektromagnete oder Permanentmagnete. Der elektrische Gleichstrom (DC) kann durch jegliche geeignete Technik, wie zum Beispiel Graphitbürsten, leitfähige Walzen oder andere Techniken, an den Metallstreifen 1802 angelegt werden.
Die magnetische Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom kann ein Paar von Permanentmagneten 1808 umfassen, welche stationär an einem Paar lateraler Halterungen 1804 (z. B. einem oberen Rahmen oberhalb der vertikalen Mittellinie 1822 einer gewünschten Durchlauflinie des Metallstreifens 1802 und einem unteren Rahmen unterhalb der vertikalen Mittellinie 1822 der gewünschten Durchlauflinie) gehalten sind. Die Permanentmagnete 1808 können zu der vertikalen Mittellinie 1822 der gewünschten Durchlauflinie entgegengesetzte Magnetpole darstellen, wodurch ein Magnetfeld 1820 durch die vertikale Mittellinie 1822 der gewünschten Durchlauflinie erzeugt wird. In einigen Fällen kann der Rahmen in Bezug auf eine vertikale Mittellinie des Metallstreifens 1802 anstelle einer vertikalen Mittellinie 1822 einer gewünschten Durchlauflinie positioniert sein. Das Magnetfeld 1820 kann über die Breite des Metallstreifens 1802 ein gleichförmiges Magnetfeld sein, obwohl in einigen Fällen ein ungleichförmiges Magnetfeld verwendet werden kann. In einigen Fällen sind Magnete 1808 platziert, um nur in der Nähe der Ränder des Metallstreifens 1802 ein Magnetfeld zu erzeugen. In einigen Fällen sind ein oder mehrere Permanentmagnete 1808 in der Nähe des Metallstreifens 1802 nur an einer Seite des Metallstreifens 1802 platziert (z. B. nur an der Oberseite oder nur an der Unterseite).
Die lateralen Halterungen 1804 können durch ein Paar vertikaler Halterungen 1806 gehaltert sein. Die linearen Aktuatoren 1810 an den vertikalen Halterungen 1806 können den vertikalen Abstand einer oder beider vertikaler Halterungen 1806 von dem Metallstreifen 1802 steuern. Die linearen Aktuatoren 1810 können die vertikale Positionierung jeder lateralen Halterung 1804 (z. B. obere Halterung und untere Halterung) separat oder zusammen steuern. In einigen Fällen können einige lineare Aktuatoren 1810 die Lücke zwischen den lateralen Halterungen 1804 steuern, während andere lineare Aktuatoren 1810 die vertikale Verlagerung einer Mittellinie zwischen der oberen und der unteren lateralen Halterung 1804 steuern können. Jegliche geeignete Anzahl von linearen Aktuatoren 1810 kann verwendet werden. Es können jegliche geeignete lineare Aktuatoren 1810 verwendet werden, wie zum Beispiel Motor-Schnecke-Kombinationen oder hydraulische Aktuatoren.
Jede vertikale Halterung 1806 kann eine oder mehrere Elektroden 1812, 1814 haltern, obwohl die eine oder die mehreren Elektroden 1812, 1814 durch eine andere Ausrüstung gehaltert sein können. Die eine oder die mehreren Elektroden 1812, 1814 können einen Strom durch den Metallstreifen 1802 anlegen. Die Elektroden 1812, 1814 können derart positioniert sein, dass sie einen Strom anlegen durch den Metallstreifen 1802 entlang der Ränder des Metallstreifens 1802 innerhalb des Magnetfelds 1820, über die Breite des Metallstreifens 1802 innerhalb des Magnetfelds 1820 oder eine beliebige Kombination davon. In einigen Fällen kann jede vertikale Halterung 1806 eine positive Elektrode 1812 und eine negative Elektrode 1814 haltern. Die positive Elektrode 1812 und die negative Elektrode 1814 können an entgegengesetzten Seiten einer zwischen den lateralen Halterungen 1804 gebildeten Ebene positioniert sein. In einigen Fällen kann eine positive Elektrode 1812 einer vertikalen Halterung 1806 lateral über den Metallstreifen 1802 von einer negativen Elektrode 1814 einer anderen vertikalen Halterung 1806 positioniert sein, obwohl sie in anderen Fällen lateral über den Metallstreifen 1802 von einer positiven Elektrode 1812 einer anderen vertikalen Halterung 1806 positioniert sein kann.
In einigen Fällen sind die Elektroden 1812, 1814 anderswo angeordnet, wie zum Beispiel an einer anderen Ausrüstung als den vertikalen Halterungen 1806 oder den lateralen Halterungen 1804, einschließlich in jeglichem Abstand von den anderen Elementen (z. B. Permanentmagnete 1808) der magnetischen Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom. Die Elektroden 1812, 1814 können irgendwo in Kontakt mit dem Metallstreifen 1802 platziert sein, solange Strom durch das Magnetfeld 1820 fließt, welches durch die magnetische Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom erzeugt wird. Zum Beispiel kann eine positive Elektrode 1812 in der Nähe des Anfangs eines oder mehrerer Teile einer Metallstreifenverarbeitungseinrichtung platziert sein, während eine negative Elektrode 1814 in der Nähe des Endes des einen oder der mehreren Teile einer Metallstreifenverarbeitungseinrichtung platziert ist, wobei die Permanentmagnete 1808 an einer Stelle irgendwo zwischen den Elektroden 1812, 1814 ein Magnetfeld 1820 erzeugen. In einigen Fällen können die Elektroden 1812, 1814 an Stellen platziert sein, an welchen der Metallstreifen 1802 unter einer größeren Spannung steht und/oder kühler ist als dort, wo der Metallstreifen 1802 gelenkt wird (z. B. wo das Magnetfeld 1820 den Metallstreifen 1802 schneidet). Ein Kontaktieren des Metallstreifens 1802 mit den Elektroden 1812, 1814, wenn der Metallstreifen unter einer hohen Spannung steht und/oder bei einer relativ niedrigen Temperatur (z. B. bei oder nahe Raumtemperatur, nachdem er in einem Kühlabschnitt einer Durchlaufglühanlage abgekühlt wurde und/oder vor einem Erwärmen in einem Ofenabschnitt einer Durchlaufglühanlage) kann eine auf einem Kontakt basierende Beschädigung des Metallstreifens 1802 vermeiden. Die Permanentmagnete 1808 können überall dort platziert sein, wo ein Lenken gewünscht ist.
Jede Elektrode 1812, 1814 kann jeglichen geeigneten Mechanismus zum Übertragen von Strom auf den Metallstreifen 1802 umfassen. In einigen Fällen umfassen die Elektroden 1812, 1814 Graphitbürsten, obwohl andere Mechanismen verwendet werden können, um Strom auf den Metallstreifen 1802 zu übertragen. In einigen Fällen ist eine Rolle derart positioniert, dass sie den Metallstreifen 1802 an oder neben den Elektroden 1812, 1814 berührt, um den Kontakt zwischen dem Metallstreifen 1802 und den Elektroden 1812, 1814 aufrechtzuerhalten, um eine Bogenbildung zu minimieren. Die Rolle kann vorgespannt sein (z. B. mit einer Feder), um einen Kontakt mit dem Metallstreifen 1802 vor dem Anlegen von elektrischem Strom sicherzustellen. Die magnetische Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom kann nützlich sein, um eine Überbewegung des Metallstreifens (z. B. eine Bewegung der lateralen Mittellinie des Metallstreifens über eine gewünschte Entfernung von der lateralen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie) zu verhindern, da die Elektroden 1812, 1814 derart positioniert werden können, dass sie den Metallstreifen 1802 berühren und somit nur eine Korrekturkraft erzeugen, wenn der Metallstreifen 1802 von der gewünschten Durchlauflinie um mehr als eine voreingestellte Toleranz abgewichen ist.
Der Strom, welcher durch den Metallstreifen 1802 angelegt wird, kann Gleichstrom (DC) sein. Die Elektroden 1812, 1814 können über Kabel 1816 mit einer Energiequelle verbunden sein. In einigen Fällen würde kein Strom an den Metallstreifen 1802 angelegt werden, bis bestimmt wird, dass ein Lenken erforderlich ist (z. B. eine Korrektur erforderlich ist). Die magnetische Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom kann jegliche der hier offenbarten Sensoreinrichtungen in Bezug auf die magnetischen Rotorsteuervorrichtungen (z. B. die magnetische Permanentmagnet-Rotorlenkvorrichtung 700 aus 7) umfassen, um zu bestimmen, wann ein Lenken erforderlich ist.
In einigen Fällen werden mehrere Sätze von Permanentmagneten 1808 an longitudinal versetzten Stellen verwendet, um mehrere Magnetfelder 1820 an longitudinal versetzten Stellen zu erzeugen. In solchen Fällen können die Elektroden 1812, 1814 vor dem ersten Satz von Permanentmagneten 1808 und nach dem letzten Satz von Permanentmagneten 1808 angeordnet sein, sodass der durch den Metallstreifen 1802 fließende Strom durch jedes der mehreren Magnetfelder 1820 verläuft. In solchen Fällen kann ein Lenken des Metallstreifens 1802 an verschiedenen Stellen durch ein Steuern des Magnetfelds 1820 an jeder bestimmten Stelle gesteuert werden. Das Magnetfeld 1820 an einer bestimmten Stelle kann durch ein Einstellen des vertikalen Abstands zwischen den Permanentmagneten 1808 und dem Metallstreifen 1802 an dieser bestimmten Stelle gesteuert werden. Um zum Beispiel eine größere Lenkkraft an einem ersten Satz von Magneten und eine geringere Lenkkraft an einem zweiten Satz von Magneten aufzubringen, kann der gleiche Strom durch den Metallstreifen 1802 angelegt werden und der erste Satz von Magneten kann vertikal näher zu dem Metallstreifen bewegt werden als der zweite Satz von Magneten. Der Strom kann konstant gehalten oder gleichzeitig gesteuert werden. Jeder Satz von Magneten kann seinem eigenen Satz von Sensoreinrichtungen zugeordnet sein, um den vertikalen Abstand dieses bestimmten Satzes von Magneten in Bezug auf den Metallstreifen zu steuern.
In einigen Fällen umfasst eine magnetische Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom Permanentmagnete 1808, welche in einer anderen Richtung als lateral in Bezug auf den Metallstreifen 1802 ausgerichtet sind. Zum Beispiel kann eine magnetische Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom Permanentmagnete 1808 umfassen, welche in der longitudinalen Richtung in Bezug auf den Metallstreifen 1802 oberhalb und unterhalb der Ränder des Metallstreifens 1802 ausgerichtet, um Magnetfelder 1820 durch die Ränder des Metallstreifens 1802 zu erzeugen. Solche Fälle können zum Beispiel verwendet werden, um über eine longitudinale Distanz (z. B. die Länge der Permanentmagnete 1808 oder die longitudinale Länge der resultierenden Magnetfelder 1820) eine Lenkkraft an den Rändern des Metallstreifens 1802 aufzubringen.
19 ist eine Ansicht von vorne der magnetischen Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom aus 18 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die magnetische Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom ist mit zwei vertikalen Halterungen 1806 gezeigt, welche zwei laterale Halterung 1804 haltern. Die Permanentmagnete 1808 sind von den lateralen Halterungen 1804 oberhalb und unterhalb des Metallstreifens 1802 gehaltert. Die Elektroden 1812, 1814 berühren den Metallstreifen 1802 an oder nahe den Rändern des Metallstreifens 1802. Die linearen Aktuatoren 1810 können wie oben beschrieben die vertikale Positionierung der lateralen Halterung 1804 einstellen.
Die Kabel 1816 koppeln die Elektroden 1814 mit einer Energiequelle 1902. Die Energiequelle 1902 kann jegliche Energiequelle sein, welche dazu geeignet ist, elektrischen Strom durch den Metallstreifen 1802 bereitzustellen.
20A ist Ansicht von oben der magnetischen Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom aus 18 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die magnetische Lenkvorrichtung 1800 mit angelegtem Strom ist mit zwei vertikalen Halterungen 1806 gezeigt, welche laterale Halterung 1804 haltern. Die Elektroden 1812, 1814 berühren den Metallstreifen 1802 an oder nahe den Rändern des Metallstreifens 1802. Die linearen Aktuatoren 1810 können wie oben beschrieben die vertikale Positionierung der lateralen Halterungen 1804 einstellen. Die Kabel 1816 versorgen die Elektroden 1814 mit Strom zum Anlegen eines elektrischen Stroms an den Metallstreifen 1802.
In einigen Fällen umfasst eine magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom eine Sicherheitsausrüstung, um sicherzustellen, dass, wenn eine Unterbrechung in dem Metallstreifen 1802 auftritt, der durch jegliche Elektrode angelegte Strom keinen Pfad durch eine Erdung finden könnte, welcher andere Ausrüstung beschädigen kann oder eine Gefahr darstellen kann. In einigen Fällen kann eine Erdungseinrichtung (z. B. leitfähige Rollen) vor und/oder hinter der magnetischen Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom angeordnet sein, um sicherzustellen, dass ein Pfad durch die Erdung vorhanden ist, welcher andere Ausrüstung nicht beschädigen würde oder keine Gefahr darstellen würde. In einigen Fällen kann eine Schutzschalterausrüstung (z. B. Erdschlussunterbrechungsschalter) verwendet werden, um die Sicherheit der Vorrichtung in dem Fall einer unerwarteten Last sicherzustellen. In einigen Fällen kann eine Streifenbrucherfassungseinrichtung (z. B. sichtbar oder leitend) vor der magnetischen Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom angeordnet sein, sodass, wenn eine Unterbrechung erfasst wird, die magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom abgeschaltet oder deaktiviert werden kann bevor die Unterbrechung die magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom erreicht. Andere Arten von Sicherheitsausrüstung können verwendet werden.
Die wie hierin beschriebene magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom kann überall dort verwendet werden, wo ein Lenken erforderlich ist, wie zum Beispiel anstelle der berührungslosen magnetischen Rotorlenkvorrichtung 1604 aus den 14-17. Die magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom kann auch mit einer Detektionsausrüstung verwendet werden, wie sie oben unter Bezugnahme auf die verschiedenen Lenkvorrichtungen, wie zum Beispiel in dem Rückkopplungs-Steuer-/Regelprozess 1100 aus 11, beschrieben wurde. Wenn die magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom bei dem Rückkopplungs-Steuer-/Regelprozess 1100 aus 11 angewandt wird, würde das Bestimmen der Einstellungen für die Permanentmagnete in Block 1110 und das Manipulieren der Rotoren in Block 1112 durch ein Bestimmen von Einstellungen für den angelegten Strom und/oder des Magnetfeld (z. B. durch vertikale Einstellungen an den lateralen Halterungen, welche die Permanentmagnete haltern) bzw. ein Manipulieren des angelegten Stroms und/oder des Magnetfeldes ersetzt werden. Die magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom kann auch an irgendeiner geeigneten Stelle in einer Durchlaufglühanlage, wie zum Beispiel der Durchlaufglühanlage 900 aus 9, verwendet werden, wobei jede oder jegliche der magnetischen Rotorlenkvorrichtungen 902 eine magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom sein könnte.
20B ist eine Ansicht von oben einer magnetischen Lenkvorrichtung 2000 mit angelegtem Strom gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom 2000 ist der magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom 1800 aus den 18-20 ähnlich, jedoch mit an den Rändern angeordneten Magneten 2008 anstelle der Magnete 1808 aus 18.
Die magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom 1800 kann ein Paar vertikaler Halterungen 1806 umfassen, welche die Elektroden 1812, 1814 haltern. Jede vertikale Halterung 1806 kann oberhalb und unterhalb des Metallstreifens 1802 entlang des Rands des Metallstreifens 1802 zwischen den Elektroden 1812, 1814 einen Satz von Permanentmagneten 2008 haltern.
21 ist eine Ansicht von vorne einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung 2100 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die magnetische Rotorlenkvorrichtung 2100 kann einen Satz von Rotoren 2110 umfassen, welche mit horizontalen Halterungen 2104 gekoppelt sind. Jeder Rotor 2110 kann, wie hierin offenbart, ein Permanentmagnet- oder ein Elektromagnetrotor sein. Die magnetische Rotorlenkvorrichtung 2100 kann der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 100 aus 1 ähnlich sein, jedoch mit Rotoren 2110, welche derart von oberhalb und unterhalb des Metallstreifens 2102 montiert sind, dass keine Struktur zwischen vertikal benachbarten Rollen (z. B., wie in 21 zu sehen, den zwei am weitesten links liegenden oder den zwei am weitesten rechts liegenden Rollen) für den Metallstreifen 2102 verbleibt, um dagegen zu stoßen, sollte der Metallstreifen weit genug von der lateralen Mittellinie 2106 einer gewünschten Durchlauflinie streuen. Die Rotoren 2110 können von den horizontalen Halterungen 2104 durch Rotorarme 2108 gehaltert sein.
In einigen Fällen sind die Rotorarme 2108 derart eingestellt, dass sie den Rotor 2110 in einer vertikalen Richtung 2118 manipulieren (z. B. nach oben oder nach unten). In einigen Fällen sind die Rotorarme 2108 entlang der horizontalen Halterung 2104 bewegbar, um den Rotor in einer horizontalen Richtung 2116 zu manipulieren (z. B. weg von oder in Richtung der lateralen Mittellinie 2106 der gewünschten Durchlauflinie). In einigen Fällen kann eine Rückmeldung von einem Steuer-/Regelsystem oder von Rückkopplungssensoren die Position des Rotors 2110 einstellen. In einigen Fällen können jedoch die Rotorarme 2108 den Rotor 2110 stationär (z. B. horizontal und vertikal stationär) in Bezug auf die horizontale Halterung 2104 halten.
In einigen Fällen dreht ein Motor oder ein anderer Antrieb jeden Rotor 2110 in einer Richtung im Uhrzeigersinn 2114 oder gegen den Uhrzeigersinn 2112. Die Motoren oder die anderen Antriebe, welche zum Drehen der Rotoren der Lenkvorrichtung 2100 oder anderer hierin offenbarter Lenkvorrichtungen verwendet werden, können einen Antrieb mit variabler Geschwindigkeit zum Bereitstellen einer Einstellung der Drehzahl des Rotors sein oder umfassen. Zum Beispiel kann ein Antrieb mit variabler Frequenz verwendet werden, um die Geschwindigkeit eines Wechselstrom (AC) -Motors einzustellen. Die Drehzahl kann unter Verwendung von voreingestellten Werten oder durch eine Rückmeldung von Rückkopplungssensoren gesteuert sein. In einigen Fällen kann der Motor oder der andere Antrieb eine stetige Kraft bereitstellen, um den Rotor zu drehen, ohne dass eine variable Geschwindigkeitssteuerung-/regelung oder Sensorrückkopplung erforderlich ist.
In einigen Fällen kann ein Motor oder ein anderer Antrieb die Rotoren 2110 in einer geeigneten Richtung drehen, sodass die Fläche jedes Rotors, welche der vertikalen Mittellinie 2120 der gewünschten Durchlauflinie am nächsten ist, sich in Richtung der lateralen Mittellinie 2106 der gewünschten Durchlauflinie bewegt. Mit anderen Worten können sich, wie in 21 dargestellt, beginnend an der oberen linken Seite und fortlaufend im Uhrzeigersinn, der erste und der dritte Rotor 2110 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn 2112 drehen, während sich der zweite und der vierte Rotor 2110 in einer Richtung im Uhrzeigersinn 2114 drehen.
22 ist eine ausgeschnittene Seitenansicht eines Ofens 2200, in welchen eine magnetische Rotorlenkvorrichtung eingepasst werden kann, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, die magnetische Rotorlenkvorrichtung in einer Ofenzone oder Kühlzone anzuordnen, wie dies oben unter Bezugnahme auf 9 beschrieben wurde. In einigen Fällen kann es wünschenswert sein, die magnetische Rotorlenkvorrichtung außerhalb des Gehäuses oder der äußeren Wände 2202 des Ofens 2200 der Ofenzone anzuordnen, jedoch ausreichend benachbart zu dem Metallstreifen 2210, um den Metallstreifen 2210 zu lenken.
Ein Ofen 2200 in einer Ofenzone kann eine äußere Wand 2202 umfassen, welche mehrere Luftdüsen 2204 umschließt. Zwischen einer oberen und einer unteren Luftdüse 2204, durch welche der Metallstreifen 2210 verläuft, ist eine Durchlauflinienlücke 2214 vorhanden. Die Luftdüsen 2204 können eine ausreichende Luftströmung bereitstellen, um den Metallstreifen 2210 auf oder nahe einem vertikalen Pfad 2212 der gewünschten Durchlauflinie zu halten. Der Metallstreifen 2210 kann eine sinusförmige Form annehmen, wenn er den Ofen 2200 durchläuft.
Eine Lücke 2216 kann zwischen benachbarten Luftdüsen 2204 eines bestehenden Ofens 2200 vorhanden sein. An den Punkten 2206 können Schnitte in die äußeren Wände 2202 gemacht sein, um einen Abschnitt 2208 der Außenwand 2202 zu entfernen. Sobald der Abschnitt 2208 entfernt worden ist, kann, wie in den 23 und 24 zu sehen ist, ein vertiefter Abschnitt in den äußeren Wänden 2202 installiert werden.
23 ist eine ausgeschnittene Seitenansicht eines Ofens 2300, welcher modifiziert worden ist, um eine magnetische Rotorlenkvorrichtung aufzunehmen. Die äußeren Wände 2202 weisen einen vertieften Abschnitt 2308 auf, welcher dort installiert ist, wo ein Abschnitt entfernt worden ist. Der vertiefte Abschnitt kann vertikale Wände 2318 und eine horizontale Wand 2320 umfassen. Die horizontale Wand 2320 kann von dem vertikalen Pfad 2312 der gewünschten Durchlauflinie um ungefähr den gleichen Abstand wie das Ende der Düsen 2304 beabstandet sein, wodurch ungefähr die gleiche Durchlauflinienlücke 2314 wie vor den Modifikationen beibehalten wird..
Die Wände 2318, 2320 des vertieften Abschnitts 2308 können eine Wärmeisolierung bereitstellen, um die Wärme in dem Ofen 2300 zu halten. In einigen Fällen können die vertikalen Wände 2318 mehr Wärmeisolierung als die horizontale Wand 2320 bereitstellen. In einigen Fällen kann die horizontale Wand 2320 dünner als die vertikalen Wände 2318 sein, um zu ermöglichen, dass die magnetische Rotorlenkvorrichtung nahe dem vertikalen Pfad 2312 der gewünschten Durchlauflinie des durch den Ofen 2300 verlaufenden Metallstreifens 2310 positioniert wird.
In einigen Fällen können optionale Rollen 2322 neben dem vertieften Abschnitt 2308 innerhalb der Durchlauflinienlücke 2314 installiert sein. Die Rollen 2322 können sich frei drehen oder können sich mit der Geschwindigkeit des sich durch den Ofen 2300 bewegenden Metallstreifens 2310 drehen, sodass, wenn sich der Metallstreifen 2310 zu weit weg von dem vertikalen Pfad 2312 der gewünschten Durchlauflinie bewegt, der Metallstreifen 2310 die Rolle 2322 berührt, anstatt in den vertieften Abschnitt 2308 zu stoßen.
Sobald ein Ofen 2300 derart modifiziert worden ist, dass er einen vertieften Abschnitt 2308 umfasst, kann, wie in 24 zu sehen ist, eine magnetische Rotorlenkvorrichtung in dem U-Raum des vertieften Abschnitts 2308 platziert werden.
24 ist eine ausgeschnittene Seitenansicht, welche eine in einen Ofen 2400 eingebaute magnetische Rotorlenkvorrichtung 2424 abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Ofen 2400 kann einen vertieften Abschnitt 2408 in den äußeren Wänden 2402 des Ofens 2400 umfassen. Der vertiefte Abschnitt 2408 kann ursprünglich in den äußeren Wänden 2402 des Ofens 2400 gebildet sein oder kann durch Modifikationen, wie zum Beispiel oben unter Bezugnahme auf die 22-23 beschrieben, zu einem bestehenden Ofen hinzugefügt werden. Der Metallstreifen 2410 kann sich zwischen den Luftdüsen 2404 auf oder nahe einem vertikalen Pfad 2412 der gewünschten Durchlauflinie durch den Ofen 2400 bewegen.
In einigen Fällen können die vertikalen Wände 2418 des vertieften Abschnitts 2408 eine ausreichende Dicke aufweisen oder aus einem Material hergestellt sein, welches ausreicht, um einen hohen Grad an Wärmeisolierung bereitzustellen, um die Wärme in dem Ofen 2400 zu halten und die Menge einer Wärmeübertragung von dem Ofen 2400 zu der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 2424 zu reduzieren. In einigen Fällen kann die horizontale Wand 2420 des vertieften Abschnitts 2408 dünner sein als die vertikalen Wände 2418, um zu ermöglichen, dass der Rotor 2426 der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 2424 so nah wie möglich an dem Metallstreifen 2410 positioniert ist. In einigen Fällen kann die horizontale Wand 2420 des vertieften Abschnitts 2408 aus einem nicht elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein. In einigen Fällen kann die horizontale Wand 2420 des vertieften Abschnitts 2408 aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein, optional mit Schlitzen zum Reduzieren von Wirbelströmen, wie oben unter Bezugnahme auf die Rotorabschirmung 120 aus 5 beschrieben.
25 ist eine ausgeschnittene Seitenansicht, welche eine an einem Ofeneingang 2550 in einen Ofen 2500 eingebaute magnetische Rotorlenkvorrichtung 2524 abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Ofen 2500 kann einen vertieften Abschnitt 2508 in den äußeren Wänden 2502 des Ofens 2500 an dem Ofeneingang 2550 umfassen. Der vertiefte Abschnitt 2508 kann ursprünglich in den äußeren Wänden 2502 des Ofens 2500 gebildet sein oder kann durch Modifikation, wie sie oben unter Bezugnahme auf die 22-23 beschrieben wurden, zu einem bestehenden Ofen hinzugefügt werden. Der Metallstreifen 2510 kann sich zwischen den Luftdüsen 2504 auf oder nahe einem vertikalen Pfad 2512 der gewünschten Durchlauflinie durch den Ofen 2500 bewegen.
Wenn er an einem Ofeneingang 2550 implementiert wird, kann der vertiefte Abschnitt 2508 eine vertikale Wand 2518 und eine horizontale Wand 2520 umfassen. In einigen Fällen kann die zu der horizontalen Wand 2520 entgegengesetzte Seite von der vertikalen Wand 2518 offen oder halboffen gelassen werden (z. B. mit einem vertikalen Wandabschnitt, welcher kleiner als die vertikale Wand 2518 ist), was einen leichteren Zugang zu der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 2524 ermöglicht.
26 ist eine ausgeschnittene Seitenansicht, welche eine an einem Ofenausgang 2650 in einen Ofen 2600 eingebaute magnetische Rotorlenkvorrichtung 2624 abbildet, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Ofen 2600 kann einen vertieften Abschnitt 2608 in den äußeren Wänden 2602 des Ofens 2600 am Ofenausgang 2650 umfassen. Der vertiefte Abschnitt 2608 kann ursprünglich in den äußeren Wänden 2602 des Ofens 2600 gebildet sein oder kann durch Modifikation, wie sie oben unter Bezugnahme auf die 22-23 beschrieben wurden, zu einem bestehenden Ofen hinzugefügt werden. Der Metallstreifen 2610 kann sich zwischen den Luftdüsen 2604 auf oder nahe einem vertikalen Pfad 2612 der gewünschten Durchlauflinie durch den Ofen 2600 bewegen.
Wenn er an einem Ofeneingang 2650 implementiert wird, kann der vertiefte Abschnitt 2608 eine vertikale Wand 2618 und eine horizontale Wand 2620 umfassen. In einigen Fällen kann die zu der horizontalen Wand 2620 entgegengesetzte Seite von der vertikalen Wand 2618 offen oder halboffen gelassen werden (z. B. mit einem vertikalen Wandabschnitt, welcher kleiner als die vertikale Wand 2618 ist), was einen leichteren Zugang zu der magnetischen Rotorlenkvorrichtung 2524 ermöglicht.
27 ist eine Ansicht von vorne einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung 2700, welche sekundäre Rotoren aufweist, gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die magnetische Rotorlenkvorrichtung 2700 kann mehrere Rotoren 2710 umfassen, welche Permanentmagnet- oder Elektromagnet-Rotoren sind, wie hierin offenbart. Wie in 27 dargestellt, ist jeder Rotor 2710 an horizontalen Halterungen 2704 montiert, welche ähnlich wie in 21 oberhalb und unterhalb des Metallstreifens 2702 angeordnet sind. In einigen Fällen sind die Rotoren 2710 jedoch an vertikalen Halterungen montiert, wie in 1 dargestellt. Die Rotoren 2710 können von den Rotorarmen 2708 gehaltert sein.
Die magnetische Rotorlenkvorrichtung 2700 kann primäre Rotoren 2730 und sekundäre Rotoren 2732 umfassen. Die primären Rotoren 2730 können näher an der lateralen Mittellinie 2706 einer gewünschten Durchlauflinie positioniert sein als die sekundären Rotoren 2732. Die sekundären Rotoren 2732 können um einen Abstand 2740 von den primären Rotoren 2730 beabstandet sein. Der Abstand 2740 kann ausreichend sein, um eine magnetische Interferenz zwischen den benachbarten Rotoren 2710 zu vermeiden (z. B. derart, dass die Drehung eines sekundären Rotors 2732 neben einem primären Rotor 2730 die Effizienz der Drehung des primären Rotors 2730 um wenigstens weniger als 20 %, 15 %, 10 %, 9 %, 8 %, 7 %, 6 %, 5 %, 4 %, 3 %, 2 % oder 1 % reduziert). Wenn einer der primären Rotoren 2730 den Metallstreifen 2702 nicht lateral mit der lateralen Mittellinie 2706 einer gewünschten Durchlauflinie oder innerhalb eines gewünschten lateralen Versatzes davon ausgerichtet hält (z. B. aufgrund eines Versagens des primären Rotors 2730 oder jeglichen daran angebrachten Motors oder aufgrund übermäßig starker lateraler Kräfte, welche durch andere Faktoren auf den Metallstreifen 2702 ausgeübt werden), können die sekundären Rotoren 2732 eine zusätzliche Kraft bereitstellen, um den Metallstreifen 2702 zu der lateralen Mittellinie 2706 einer gewünschten Durchlauflinie zu drängen.
Wie in 27 gezeigt, wird jeder der sekundären Rotoren 2732 durch Rotorarme 2708 getrennt von den primären Rotoren 2730 gehaltert, was jedoch nicht der Fall sein muss. In einigen Fällen kann ein sekundärer Rotor 2732 mit dem Rotorarm 2708 eines primären Rotors 2730 gekoppelt sein. Die primären Rotoren 2730 und die sekundären Rotoren 2732 können durch getrennte Motoren angetrieben oder gedreht werden, was jedoch nicht der Fall sein muss. In einigen Fällen kann ein einzelner Motor sowohl einen sekundären Rotor 2732 als auch einen primären Rotor 2730 antreiben oder drehen.
Jeder primäre Rotor 2730 kann entlang einer Ebene primärer Rotoren 2734 positioniert sein (z. B. derart, dass sich der primäre Rotor 2730 um eine Drehachse dreht, welche sich auf der Ebene primärer Rotoren 2734 befindet). Jeder sekundäre Rotor 2732 kann entlang einer sekundären Rotorebene 2736 positioniert sein (z. B. derart, dass sich der sekundäre Rotor 2732 um eine Drehachse dreht, welche sich auf der sekundären Rotorebene 2736 befindet). Daher sind die Ebenen sekundärer Rotoren 2736 gegenüber den Ebenen primärer Rotoren 2734 von der lateralen Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie des Metallstreifens 2702 angeordnet (z. B. sind die Ebenen sekundärer Rotoren 2736 in einem Abstand von den Ebenen primärer Rotoren 2734 weg von der laterale Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie des Metallstreifens 2702 beabstandet). Ein Satz primärer Rotoren 2742 kann einen oder mehrere primäre Rotoren 2730 umfassen, welche auf einer einzelnen Ebene primärer Rotoren 2734 angeordnet sind. Ein Satz sekundärer Rotoren 2744 kann einen oder mehrere sekundäre Rotoren 2732 umfassen, welche auf einer einzelnen Ebene sekundärer Rotoren 2736 angeordnet sind. 27 zeigt zwei Sätze primärer Rotoren 2742 und zwei Sätze sekundär Rotoren 2744 mit jeweils zwei Rotoren 2710 (z. B. einem oberen Rotor 2710, welcher oberhalb des Metallstreifens 2702 positioniert ist, und einem unteren Rotor 2710, welcher unter des Metallstreifens 2702 positioniert ist).
Die Ebenen primärer Rotoren 2734 und die Ebenen sekundärer Rotoren 2736 können durch ein Einstellen der Rotorarme 2708 entlang der horizontalen Halterungen 2704 einstellbar sein. In einigen Fällen können die Ebenen primärer Rotoren 2734 und die Ebenen sekundärer Rotoren 2736 fixiert sein. Wie in 27 dargestellt, können die Ebenen primärer Rotoren 2734 an oder um die lateralen Ränder 2738 des Metallstreifens 2702 herum angeordnet (z. B. fixiert oder einstellbar) sein. Wie hierin verwendet, kann sich die Bezugnahme auf einen Abstand einer Rotorebene von einem lateralen Rand auf den Abstand zwischen der Rotorebene und einem lateralen Rand eines Metallstreifens beziehen, welcher mit seiner lateralen Mittellinie ausgerichtet zu der lateralen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie verläuft. In einigen Fällen können die Ebenen primärer Rotoren 2734 innerhalb eines Rotorradius der lateralen Ränder 2738 angeordnet sein. In einigen Fällen kann die Ebene primärer Rotoren 2734 um einen Abstand von dem lateralen Rand 2738 distal beabstandet sein (z. B. weg von der lateralen Mittellinie 2706 der gewünschten Durchlasslinie), wie zum Beispiel weniger als ein Rotorradius, ungefähr ein Rotorradius oder mehr als ein Rotorradius.
Die primären Rotoren 2730 und die sekundären Rotoren 2732 können kontinuierlich arbeiten, wobei ein Motor oder ein anderer Antrieb jeden Rotor 2710 in einer Richtung im Uhrzeigersinn 2714 oder gegen den Uhrzeigersinn 2712 dreht. In einigen Fällen können die sekundären Rotoren 2732 nur dann anlaufen und arbeiten, sobald sich der Metallstreifen 2702 lateral ausreichend von der lateralen Mittellinie 2706 der gewünschten Durchlauflinie weg bewegt hat.
In einigen Fällen kann der Motor oder ein anderer Antrieb die Rotoren 2710 in einer geeigneten Richtung drehen, sodass die Fläche jedes Rotors, welche der vertikalen Mittellinie 2720 der gewünschten Durchlauflinie am nächsten ist, sich in Richtung der lateralen Mittellinie 2706 der gewünschten Durchlauflinie bewegt. Mit anderen Worten können sich, wie in 27 dargestellt, beginnend an der oberen linken Seite und fortlaufend im Uhrzeigersinn, der erste, der zweite, der fünfte und der sechste Rotor 2710 in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn 2112 drehen, während sich der dritte, der vierte, der siebte und der achte Rotor 2710 in einer Richtung im Uhrzeigersinn 2114 drehen.
Der Motor oder der andere Antrieb kann ein Antrieb mit einer variablen Geschwindigkeit sein oder einen solchen umfassen, um eine Einstellung der Drehzahl des Rotors 2710 bereitzustellen. Zum Beispiel kann ein Antrieb mit einer variablen Frequenz verwendet werden, um die Geschwindigkeit eines Wechselstrom (AC) -Motors einzustellen. Die Drehzahl kann unter Verwendung von voreingestellten Werten oder durch eine Rückmeldung von Rückkopplungssensoren gesteuert werden. In einigen Fällen kann der Motor oder der andere Antrieb eine stetige Kraft bereitstellen, um den Rotor 2710 zu drehen, ohne dass eine variable Geschwindigkeitssteuerung/-regelung oder Sensorrückkopplung erforderlich ist.
Die sekundären Rotoren 2732 und die primären Rotoren 2734 können gleich oder unterschiedlich groß sein und die gleichen oder unterschiedliche Magnetisierungsgrade aufweisen (z. B. durch Auswahl der Anzahl, Größen und Arten von Magneten innerhalb des Rotors). Die sekundären Rotoren 2732 und die primären Rotoren 2734 können mit den gleichen oder unterschiedlichen Drehzahlen arbeiten. In einigen Fällen können die sekundären Rotoren 2732 mit Drehzahlen arbeiten, welche größer sind als die Drehzahlen der primären Rotoren 2730.
Während 27 primäre Rotoren 2730 und sekundäre Rotoren 2732 darstellt, kann eine magnetische Rotorlenkvorrichtung 2700 jegliche Anzahl weiterer lateral beabstandeten Rotoren umfassen, wie z. B. tertiär, quaternär und dergleichen.
28 ist eine Ansicht von vorne einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung 2800 zum Lenken eines Metallstreifens 2802 gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Metallstreifen 2802 kann sich in einer Streifenbewegungsrichtung bewegen, welche senkrecht zu der Ebene 2810 ist (z. B. in Richtung des Betrachters von 28). Ein oder mehrere Magnete 2804 (z. B. Permanentmagnete oder Elektromagnete) können oberhalb und/oder unterhalb des Metallstreifens 2802 positioniert sein. In einigen Fällen umfassen der eine oder die mehreren Magnete 2804 einen ersten Satz von Magneten 2812, welche gegenüber einer Mittellinie 2814 des Metallstreifen 2802 von einem zweiten Satz von Magneten 2816 positioniert sind. Die Magnete 2804 können alle in einer gemeinsamen Ebene 2810 angeordnet sein.
Die Magnete 2804 können in verschiedene Richtungen innerhalb der Ebene 2810 bewegt und/oder verschoben werden. Geeignete Aktuatoren (z. B. lineare Aktuatoren) und/oder Verbindungen können verwendet werden, um die Magnete 2804 entlang eines Pfades 2806 zu bewegen, welcher eine geschlossene Schleife bildet. Der Pfad 2806 kann jegliche geeignete Form aufweisen, umfassend kreisförmig, ellipsenförmig, eiförmig, im Wesentlichen rechteckig oder anderweitig. Der Pfad 2806 kann einen Abschnitt in der Nähe eines Zentrums, eine horizontale Ebene 2818 des Metallstreifens und einen weiter von dieser Ebene 2818 beabstandeten Abschnitt umfassen, sodass sich der Magnet 2804 näher an dem Metallstreifen 2802 befindet, wenn er sich in einer ersten lateralen Richtung bewegt (z. B. von links nach rechts), und weiter von dem Metallstreifen 2802 weg befindet, wenn er sich in einer entgegengesetzten lateralen Richtung bewegt (z. B. von rechts nach links). Die Bewegung des Magnets 2804, wenn er dem Metallstreifen 2802 am nächsten ist, kann eine Kraft erzeugen, welche den Metallstreifen 2802 drängt, sich lateral zu bewegen (z. B. in der Richtung der Bewegung des Magnets 2804, wenn er dem Metallstreifen 2802 am nächsten ist).
In einigen Fällen, in denen Elektromagnete verwendet werden, kann ein Pfad 2806 ein linearer, bogenförmiger oder gekrümmter Pfad zwischen zwei Punkten sein. Da ein solcher Pfad zwischen zwei Punkten (z. B. keine geschlossene Schleife) mit sich bringen kann, dass der Magnet 2804 dem Metallstreifen 2802 sowohl in einer ersten Richtung als auch in einer entgegengesetzten Richtung am nächsten ist, kann der Elektromagnet eingeschaltet werden, wenn er in einer ersten Richtung verläuft, und ausgeschaltet oder weitgehend abgeschwächt zu werden, wenn er in der entgegengesetzten Richtung verläuft, wodurch eine Nettokraft in der ersten Richtung induziert wird.
Die magnetische Lenkvorrichtung 2800 kann gegebenenfalls mit Sensoren, Steuer-/Regeleinheiten und anderen Elementen verwendet werden, welche ähnlich zu denjenigen sind, welche hierin unter Bezugnahme auf die magnetischen Rotoren beschrieben sind.
Die vorstehende Beschreibung der Beispiele, einschließlich der veranschaulichenden Beispiele, ist nur zu dem Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert worden und soll nicht vollständig sein oder die präzise offenbarten Formen einschränken. Zahlreiche Modifikationen, Anpassungen und Verwendungen davon sind für den Fachmann offensichtlich.
Gemäß nachstehender Verwendung ist jeglicher Bezug auf eine Reihe von Beispielen trennend als ein Bezug auf jedes dieser Beispiele zu verstehen (z. B. ist „Beispiele 1-4“ als „Beispiele 1, 2, 3 oder 4“ zu verstehen). Weitere Aspekte der Erfindung werden durch folgende Beispiele beschrieben:
Beispiel 1 ist eine magnetische Lenkvorrichtung zum Lenken eines sich bewegenden Metallstreifens, wobei die Vorrichtung umfasst: einen ersten Rotorsatz, welcher wenigstens einen ersten magnetischen Rotor umfasst, welcher sich um eine entsprechende erste Drehachse dreht; einen zweiten Rotorsatz, welcher wenigstens einen zweiten magnetischen Rotor umfasst, welcher sich um eine entsprechende zweite Drehachse dreht, wobei die erste Drehachse nicht kollinear zu der zweiten Drehachse ist, wobei jeder magnetische Rotor des ersten und des zweiten Rotorsatzes eine Ebene schneidet, welche zu einer Bewegungsrichtung des sich bewegenden Metallstreifens perpendikular ist, und wobei jede der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse an der Ebene von einer lateralen Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens versetzt ist, und; einen oder mehrere Rotormotoren, welche mit dem ersten und dem zweiten magnetischen Rotor gekoppelt sind, um die magnetischen Rotoren zu drehen und wechselnde Magnetfelder neben den magnetischen Rotoren zu induzieren, wobei wenigstens eines der wechselnden Magnetfelder eine Kraft in dem sich bewegenden Metallstreifen generiert, um den sich bewegenden Metallstreifen zu lenken, wenn der sich bewegende Metallstreifen das wenigstens eine sich bewegende Magnetfeld durchläuft.
Beispiel 2 ist die Vorrichtung aus Beispiel 1, wobei jeder der magnetischen Rotoren einen oder mehrere Permanentmagnete umfasst.
Beispiel 3 ist die Vorrichtung aus den Beispielen 1 oder 2, wobei die erste Drehachse gegenüber der lateralen Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens von der zweiten Drehachse positionierbar ist und wobei die erste und die zweite Drehachse um einen Abstand lateral voneinander beabstandet sind, welcher größer ist als eine Breite des sich bewegenden Metallstreifens.
Beispiel 4 ist die Vorrichtung aus den Beispielen 1-3, wobei der erste Rotorsatz einen dritten magnetischen Rotor umfasst und der zweite Rotorsatz einen vierten magnetischen Rotor umfasst, wobei der erste und der dritte magnetische Rotor horizontal gegenüber der lateralen Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens von dem zweiten und dem vierten magnetischen Rotor positioniert sind, wobei der erste und der dritte magnetische Rotor vertikal voneinander beabstandet sind und wobei der zweite und der vierte magnetische Rotor vertikal voneinander beabstandet sind.
Beispiel 5 ist die Vorrichtung aus den Beispielen 1-4, ferner umfassend: einen oder mehrere Aktuatoren, welche mit einem oder mehreren magnetischen Rotoren des ersten Rotorsatzes und des zweiten Rotorsatzes gekoppelt sind, um eine vertikale, eine horizontale, oder eine vertikale und eine horizontale Positionierung des einen oder der mehreren magnetischen Rotoren einzustellen.
Beispiel 6 ist die Vorrichtung aus Beispiel 5, ferner umfassend eine Steuer-/Regeleinheit, welche mit einem Sensor und dem einen oder den mehreren Aktuatoren gekoppelt ist, um die vertikale, die horizontale, oder die vertikale und die horizontale Positionierung des einen oder der mehreren magnetischen Rotoren als Reaktion auf ein Signal von dem Sensor einzustellen.
Beispiel 7 ist die Vorrichtung aus den Beispielen 1-6, ferner umfassend, für jeden magnetischen Rotor des ersten Rotorsatzes und des zweiten Rotorsatzes, eine Rotorabschirmung, welche den magnetischen Rotor umgibt, wobei die Rotorabschirmung einen geschlossenen Raum definiert.
Beispiel 8 ist die Vorrichtung aus Beispiel 7, ferner umfassend, für jeden magnetischen Rotor des ersten Rotorsatzes und des zweiten Rotorsatzes, eine Kühlmittelquelle, welche zum Abführen von Wärme von dem magnetischen Rotor mit dem geschlossenen Raum fluidisch gekoppelt ist.
Beispiel 9 ist die Vorrichtung aus den Beispielen 1-8, ferner umfassend: einen dritten Rotorsatz, welcher wenigstens einen zusätzlichen magnetischen Rotor aufweist, welcher sich um eine entsprechende zusätzliche Drehachse dreht und die Ebene schneidet, wobei die zusätzliche Drehachse jedes zusätzlichen magnetischen Rotors des dritten Rotorsatzes an der Ebene von jeder der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse lateral versetzt ist.
Beispiel 10 ist eine magnetische Lenkvorrichtung, umfassend: einen ersten Rotorsatz, welcher einen ersten oberen Rotor umfasst, welcher vertikal gegenüber der gewünschten Durchlauflinie von einem ersten unteren Rotor positioniert ist, wobei jeder des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors einen oder mehrere Permanentmagnete umfasst und wobei jeder des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors einen Motor umfasst, welcher zum Drehen des Rotors mit dem Rotor gekoppelt ist, um ein wechselndes Magnetfeld neben dem Rotor zu induzieren; einen zweiten Rotorsatz, welcher einen zweiten oberen Rotor umfasst, welcher vertikal gegenüber der gewünschten Durchlauflinie von einem zweiten unteren Rotor positioniert ist, wobei jeder des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors einen oder mehrere Permanentmagnete umfasst, wobei jeder des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors einen Motor umfasst, welcher mit dem Rotor gekoppelt ist, um ein wechselndes Magnetfeld neben dem Rotor zu induzieren, und wobei Drehachsen des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors von einer Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie von Drehachsen des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors lateral beabstandet und gegenüber angeordnet sind, sodass eines oder mehrere der wechselnden Magnetfelder eine Kraft in dem sich bewegenden Metallstreifen generieren, welcher sich neben dem ersten Rotorsatz und dem zweiten Rotorsatz bewegt, um eine Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens in Richtung der Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie zu lenken.
Beispiel 11 ist die Vorrichtung aus Beispiel 10, wobei: der erste obere Rotor und der erste untere Rotor mit einer ersten vertikalen Halterung gekoppelt sind; der zweite obere Rotor und der zweite untere Rotor mit einer zweiten vertikalen Halterung gekoppelt sind; und die erste vertikale Halterung und die zweite vertikale Halterung beide entlang einer horizontalen Halterung horizontal positionierbar sind.
Beispiel 12 ist die Vorrichtung aus den Beispielen 10 oder 11, wobei der erste obere Rotor und der zweite obere Rotor entlang einer oberen horizontalen Halterung horizontal positionierbar sind und wobei der erste untere Rotor und der zweite untere Rotor entlang einer unteren horizontalen Halterung horizontal positionierbar sind.
Beispiel 13 ist die Vorrichtung aus Beispiel 12, wobei der erste obere Rotor und der zweite obere Rotor in Bezug auf die obere horizontale Halterung vertikal positionierbar sind und wobei der erste untere Rotor und der zweite untere Rotor in Bezug auf die untere horizontale Halterung vertikal positionierbar sind.
Beispiel 14 ist die Vorrichtung aus den Beispielen 10-13, ferner umfassend, für jeden Rotor des ersten Rotorsatzes und des zweiten Rotorsatzes, eine Rotorabschirmung, welche den Rotor umgibt, wobei die Rotorabschirmung einen geschlossenen Raum definiert.
Beispiel 15 ist die Vorrichtung aus Beispiel 14, ferner umfassend, für jeden Rotor des ersten Rotorsatzes und des zweiten Rotorsatzes, eine Kühlmittelquelle, welche zum Abführen von Wärme von dem Rotor mit dem geschlossenen Raum fluidisch gekoppelt ist.
Beispiel 16 ist die Vorrichtung aus den Beispielen 10-15, wobei ein lateraler Abstand zwischen den Drehachsen des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors sowie den Drehachsen des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors innerhalb einer Abweichung um 5 % von einer Breite des Metallstreifens liegt.
Beispiel 17 ist die Vorrichtung aus den Beispielen 10-16, wobei der laterale Abstand zwischen den Drehachsen des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors sowie den Drehachsen des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors größer ist als eine Breite des Metallstreifens.
Beispiel 18 ist die Vorrichtung aus Beispiel 17, wobei der laterale Abstand zwischen den Drehachsen des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors sowie den Drehachsen des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors um wenigstens eine Summe der Radien des ersten oberen Rotors und des zweiten oberen Rotors größer ist als eine Breite des Metallstreifens.
Beispiel 19 ist die Vorrichtung aus Beispielen 17, wobei der laterale Abstand zwischen den Drehachsen des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors sowie den Drehachsen des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors um wenigstens die Hälfte der Breite des Metallstreifens größer ist als eine Breite des Metallstreifens.
Beispiel 20 ist die Vorrichtung aus den Beispielen 10-19, wobei die Mittellinie des Metallstreifens eine laterale Mittellinie des Metallstreifens ist und wobei die Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie eine laterale Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie ist.
Beispiel 21 ist ein Metallverarbeitungssystem, umfassend: eine Verarbeitungseinrichtung zum Aufnehmen eines sich bewegenden Metallstreifens, wobei die Verarbeitungseinrichtung eine gewünschte Durchlauflinie aufweist; und eine magnetische Rotorlenkvorrichtung, welche neben dem sich bewegenden Metallstreifen positionierbar ist, wobei die magnetische Rotorlenkvorrichtung wenigstens einen magnetischen Rotor umfasst, wobei der wenigstens eine magnetische Rotor drehbar ist, um ein wechselndes Magnetfeld an dem sich bewegenden Metallstreifen zu induzieren, welches dazu geeignet ist, eine Kraft in dem sich bewegenden Metallstreifen zu generieren, um eine laterale Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens in Richtung einer lateralen Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie der Verarbeitungseinrichtung zu lenken.
Beispiel 22 ist das System aus Beispiel 21, wobei die Verarbeitungseinrichtung ausgewählt ist aus einer Ofenzone und aus einer Kühlzone einer Durchlaufglühanlage.
Beispiel 23 ist das System aus den Beispielen 21 oder 22, wobei die magnetische Rotorlenkvorrichtung benachbart zu wenigstens einem eines Eingangs der Verarbeitungseinrichtung und eines Ausgangs der Verarbeitungseinrichtung positioniert ist.
Beispiel 24 ist das System aus den Beispielen 21 oder 22, wobei die magnetische Rotorlenkvorrichtung zwischen einem Eingang der Verarbeitungseinrichtung und einem Ausgang der Verarbeitungseinrichtung positioniert ist.
Beispiel 25 ist das System aus den Beispielen 21-24, wobei die Verarbeitungseinrichtung eine äußere Wand umfasst, welche einen ausgesparten Abschnitt aufweist, wobei die magnetische Rotorlenkvorrichtung wenigstens teilweise innerhalb des ausgesparten Abschnitts positioniert ist.
Beispiel 26 ist das System aus den Beispielen 21-25, ferner umfassend: einen oder mehrere Aktuatoren, welche mit dem wenigstens einen magnetischen Rotor gekoppelt sind, um eine vertikale, eine horizontale, oder eine vertikale und eine horizontale Positionierung des wenigstens einen magnetischen Rotors einzustellen; und eine Steuer-/Regeleinheit, welche mit einem Sensor und dem einen oder den mehreren Aktuatoren gekoppelt ist, um die vertikale, die horizontale, oder die vertikale und die horizontale Positionierung des wenigstens einen magnetischen Rotors als Reaktion auf ein Signal von dem Sensor einzustellen.
Beispiel 27 ist das System aus den Beispielen 21-26, wobei jeder des wenigstens einen magnetischen Rotors einen oder mehrere Permanentmagnete umfasst.
Beispiel 28 ist das System aus den Beispielen 21-27, wobei der wenigstens eine magnetische Rotor benachbart zu einem ersten Rand des sich bewegenden Metallstreifens einen ersten Satz von Rotoren und benachbart zu einem zweiten Rand des sich bewegenden Metallstreifens einen zweiten Satz von Rotoren umfasst, wobei der erste Rand gegenüber einer lateralen Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens von dem zweiten Rand angeordnet ist.
Beispiel 29 ist das System aus Beispiel 28, wobei einer des ersten Satzes von Rotoren gegenüber dem sich bewegenden Metallstreifen von einem anderen des ersten Satzes von Rotoren positioniert ist und wobei einer des zweiten Satzes von Rotoren gegenüber dem sich bewegenden Metallstreifen von einem anderen des zweiten Satzes von Rotoren positioniert ist.
Beispiel 30 ist das System aus den Beispielen 21-29, wobei der sich bewegende Metallstreifen für einen Abschnitt der Verarbeitungseinrichtung von einer physikalisch berührenden Halterung nicht gehaltert ist und wobei die magnetische Rotorlenkvorrichtung innerhalb des Abschnitts positioniert ist.
Beispiel 31 ist die Vorrichtung aus den Beispielen 21-30, wobei die Mittellinie des Metallstreifens eine laterale Mittellinie des Metallstreifens ist und wobei die Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie eine laterale Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie ist.
Beispiel 32 ist ein Verfahren zum Lenken eines sich bewegenden Metallstreifens, umfassend: Durchlaufen eines Metallstreifens benachbart zu wenigstens einem magnetischen Rotor, wobei der wenigstens eine magnetische Rotor von einer Fläche des Metallstreifens beabstandet ist; Drehen des wenigstens einen magnetischen Rotors, um das wechselnde Magnetfeld an dem sich bewegenden Metallstreifen zu induzieren; und Generieren einer Kraft in dem sich bewegenden Metallstreifen als Reaktion auf das Induzieren des wechselnden Magnetfelds.
Beispiel 33 ist das Verfahren aus Beispiel 32, ferner umfassend: Erfassen einer Position des Metallstreifens; und Steuern/Regeln eines Aktuators, welcher mit dem wenigstens einen magnetischen Rotor gekoppelt ist, basierend auf der erfassten Position, wobei das Steuern/Regeln des Aktuators ein Einstellen wenigstens einer aus einer horizontalen oder einer vertikalen Position des wenigstens einen magnetischen Rotors umfasst.
Beispiel 34 ist das Verfahren aus den Beispielen 32 oder 33, ferner umfassend: Zugreifen auf einen vorbestimmten Parameter des Streifens; und Steuern/Regeln eines Aktuators, welcher mit dem wenigstens einen magnetischen Rotor gekoppelt ist, basierend auf dem vorbestimmten Parameter, wobei das Steuern/Regeln des Aktuators ein Einstellen wenigstens einer aus einer horizontalen oder einer vertikalen Position des wenigstens einen magnetischen Rotors umfasst.
Beispiel 35 ist das Verfahren aus Beispiel 34, wobei das Zugreifen auf den vorbestimmten Parameter des Streifens ein Zugreifen auf wenigstens eines umfasst, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Streifenbreite, Streifendicke und Anordnung einer lateralen Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie.
Beispiel 36 ist das Verfahren aus den Beispielen 32-35, ferner umfassend: Erfassen einer Position des Metallstreifens; und Steuern/Regeln einer Drehzahl des wenigstens einen gekoppelten magnetischen Rotors basierend auf der erfassten Position.
Beispiel 37 ist das Verfahren aus den Beispielen 32-36, wobei das Durchlaufen des Metallstreifens ein Durchlaufen des Metallstreifens bei einer Spannung bei oder unterhalb von 40 Mpa umfasst.
Beispiel 38 ist das Verfahren aus den Beispielen 32-37, wobei das Durchlaufen des Metallstreifens ein Durchlaufen des Metallstreifens bei einer Spannung bei oder unterhalb von 5 Mpa umfasst.
Beispiel 39 ist ein Verfahren zum Modifizieren einer Verarbeitungseinrichtung zum magnetischen Rotorlenken, wobei das Verfahren umfasst: Entfernen eines Abschnitts einer äußeren Wand von der Verarbeitungseinrichtung; Ersetzen des Abschnitts der äußeren Wand mit einem ausgesparten Abschnitt, welcher eine horizontale Wand und wenigstens eine vertikale Wand aufweist; und Positionieren eines magnetischen Rotors einer magnetischen Rotorlenkvorrichtung innerhalb des ausgesparten Abschnitts, sodass der wenigstens eine magnetische Rotor der horizontalen Wand von einem Inneren der Verarbeitungseinrichtung gegenüberliegt.
Beispiel 40 ist das Verfahren aus Beispiel 39, ferner umfassend: Drehen des magnetischen Rotors, um ein wechselndes Magnetfeld innerhalb des Inneren der Verarbeitungseinrichtung zu induzieren, wobei das wechselnde Magnetfeld ausreichend ist, um eine Kraft in einem Metallstreifen zu generieren, welcher sich durch das Innere der Verarbeitungseinrichtung bewegt.
Beispiel 41 ist das Verfahren aus den Beispielen 39-40, wobei die horizontale Wand eine kleinere Dicke aufweist als eine Dicke einer vertikalen Wand.
Beispiel 42 ist das Verfahren aus den Beispielen 39-41, ferner umfassend ein Identifizieren des Abschnitts der äußeren Wand, wobei das Identifizieren des Abschnitts ein Bestimmen eines Abstands eines longitudinalen Versatzes der äußeren Wand von einer oder mehreren benachbarten Düsen umfasst.
Beispiel 43 ist eine magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom, umfassend: eine Stromquelle zum Anlegen eines Gleichstroms an einen Metallstreifen; ein Paar von Elektroden, welche mit der Stromquelle gekoppelt sind und in Richtung einer Fläche des Metallstreifens vorgespannt sind, um den Gleichstrom durch den Metallstreifen anzulegen; und einen Permanentmagnet, welcher neben dem Metallstreifen positioniert ist, um ein Magnetfeld durch den Metallstreifen in einer Richtung zu induzieren, welche perpendikular zu der Richtung des Gleichstroms ist, welcher durch den Metallstreifen verläuft.
Beispiel 44 ist die Vorrichtung aus Beispiel 43, ferner umfassend: eine zweite Stromquelle zum Anlegen eines zweiten Gleichstroms an den Metallstreifen; ein zweites Paar von Elektroden, welche mit der zweiten Stromquelle gekoppelt sind und in Richtung eines zweiten Rands des Metallstreifens vorgespannt sind, um den zweiten Gleichstrom durch den Metallstreifen anzulegen, wobei das Paar von Elektroden in Richtung eines ersten Rands des Metallstreifens vorgespannt ist, welcher dem zweiten Rand des Metallstreifens gegenüberliegt; und einen zweiten Permanentmagnet, welcher neben dem Metallstreifen positioniert ist, um ein zweites Magnetfeld durch den Metallstreifen in einer Richtung zu induzieren, welche perpendikular zu einer Richtung des zweiten Gleichstroms ist, welcher durch den Metallstreifen verläuft.
Beispiel 45 ist die Vorrichtung aus Beispiel 43, ferner umfassend: eine zweite Stromquelle zum Anlegen eines zweiten Gleichstroms an den Metallstreifen; und ein zweites Paar von Elektroden, welche mit der zweiten Stromquelle gekoppelt sind und in Richtung eines zweiten Rands des Metallstreifens vorgespannt sind, um den zweiten Gleichstrom durch den Metallstreifen anzulegen, wobei das Paar von Elektroden in Richtung eines ersten Rands des Metallstreifens vorgespannt ist, welcher dem zweiten Rand des Metallstreifens gegenüberliegt, und wobei sich der Permanentmagnet lateral über eine Breite des Metallstreifens erstreckt, sodass das Magnetfeld in einer Richtung induziert wird, welche perpendikular zu der Richtung des zweiten Gleichstroms ist, welcher durch den Metallstreifen verläuft.
Beispiel 46 ist ein Verfahren zum Lenken von Metall, umfassend: Anlegen eines Gleichstroms entlang von Rändern eines sich bewegenden Metallstreifens in einer Richtung, welche parallel zu einer Bewegungsrichtung des sich bewegenden Metallstreifens ist; und Anlegen wenigstens eines Magnetfelds entlang der Ränder des sich bewegenden Metallstreifens, sodass das wenigstens eine angelegte Magnetfeld den angelegten Gleichstrom perpendikular schneidet.
Beispiel 47 ist das Verfahren aus Beispiel 46, wobei das Anlegen wenigstens eines Magnetfelds ein Anlegen eines ersten Magnetfelds entlang eines ersten Rands des sich bewegenden Metallstreifens und ein Anlegen eines zweiten Magnetfelds entlang eines zweiten Rands des sich bewegenden Metallstreifens umfasst.
Beispiel 48 ist das Verfahren aus den Beispielen 46 oder 47, wobei das Anlegen des Gleichstroms entlang der Ränder des sich bewegenden Metallstreifens umfasst: Schließen eines ersten Schaltkreises zwischen einem ersten Satz von Elektroden, einer ersten Stromquelle und einem ersten Rand des sich bewegenden Metallstreifens; und Schließen eines zweiten Schaltkreises zwischen einem zweiten Satz von Elektroden, einer zweiten Stromquelle und einem zweiten Rand des sich bewegenden Metallstreifens.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 62173097 [0001]

Claims

Magnetische Lenkvorrichtung zum Lenken eines sich bewegenden Metallstreifens, wobei die Vorrichtung umfasst: wenigstens einen magnetischen Rotor, welcher drehbar ist, um ein wechselndes Magnetfeld an dem sich bewegenden Metallstreifen zu induzieren, wobei das wechselnde Magnetfeld dazu geeignet ist, eine Kraft in dem sich bewegenden Metallstreifen zu generieren, um eine Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens in Richtung einer Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie zu lenken.
Magnetische Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine magnetische Rotor umfasst: einen ersten Rotorsatz, welcher wenigstens einen ersten magnetischen Rotor umfasst, welcher sich um eine entsprechende erste Drehachse dreht; einen zweiten Rotorsatz, welcher wenigstens einen zweiten magnetischen Rotor umfasst, welcher sich um eine entsprechende zweite Drehachse dreht, wobei die erste Drehachse nicht kollinear zu der zweiten Drehachse ist, wobei jeder magnetische Rotor des ersten und des zweiten Rotorsatzes eine Ebene schneidet, welche zu einer Bewegungsrichtung des sich bewegenden Metallstreifens perpendikular ist, und wobei jede der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse an der Ebene von einer lateralen Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens versetzt ist; und einen oder mehrere Rotormotoren, welche mit dem ersten und dem zweiten magnetischen Rotor gekoppelt sind, um die magnetischen Rotoren zu drehen und wechselnde Magnetfelder neben den magnetischen Rotoren zu induzieren, wobei wenigstens eines der wechselnden Magnetfelder eine Kraft in dem sich bewegenden Metallstreifen generiert, um den sich bewegenden Metallstreifen zu lenken, wenn der sich bewegende Metallstreifen das wenigstens eine sich bewegende Magnetfeld durchläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei jeder der magnetischen Rotoren einen oder mehrere Permanentmagnete umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die erste Drehachse gegenüber der lateralen Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens von der zweiten Drehachse positionierbar ist und wobei die erste und die zweite Drehachse um einen Abstand lateral voneinander beabstandet sind, welcher größer ist als eine Breite des sich bewegenden Metallstreifens.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der erste Rotorsatz einen dritten magnetischen Rotor umfasst und der zweite Rotorsatz einen vierten magnetischen Rotor umfasst, wobei der erste und der dritte magnetische Rotor horizontal gegenüber der lateralen Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens von dem zweiten und dem vierten magnetischen Rotor positioniert sind, wobei der erste und der dritte magnetische Rotor vertikal voneinander beabstandet sind und wobei der zweite und der vierte magnetische Rotor vertikal voneinander beabstandet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen oder mehrere Aktuatoren, welche mit einem oder mehreren magnetischen Rotoren des ersten Rotorsatzes und des zweiten Rotorsatzes gekoppelt sind, um eine vertikale, eine horizontale, oder eine vertikale und eine horizontale Positionierung des einen oder der mehreren magnetischen Rotoren einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend eine Steuer-/Regeleinheit, welche mit einem Sensor und dem einen oder den mehreren Aktuatoren gekoppelt ist, um die vertikale, die horizontale, oder die vertikale und die horizontale Positionierung des einen oder der mehreren magnetischen Rotoren als Reaktion auf ein Signal von dem Sensor einzustellen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend, für jeden magnetischen Rotor des ersten Rotorsatzes und des zweiten Rotorsatzes, eine Rotorabschirmung, welche den magnetischen Rotor umgibt, wobei die Rotorabschirmung einen geschlossenen Raum definiert.
Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend, für jeden magnetischen Rotor des ersten Rotorsatzes und des zweiten Rotorsatzes, eine Kühlmittelquelle, welche zum Abführen von Wärme von dem magnetischen Rotor mit dem geschlossenen Raum fluidisch gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen dritten Rotorsatz, welcher wenigstens einen zusätzlichen magnetischen Rotor aufweist, welcher sich um eine entsprechende zusätzliche Drehachse dreht und die Ebene schneidet, wobei die zusätzliche Drehachse jedes zusätzlichen magnetischen Rotors des dritten Rotorsatzes an der Ebene von jeder der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse lateral versetzt ist.
Magnetische Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine magnetische Rotor umfasst: einen ersten Rotorsatz, welcher einen ersten oberen Rotor umfasst, welcher vertikal gegenüber der gewünschten Durchlauflinie von einem ersten unteren Rotor positioniert ist, wobei jeder des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors einen oder mehrere Permanentmagnete umfasst und wobei jeder des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors einen Motor umfasst, welcher zum Drehen des Rotors mit dem Rotor gekoppelt ist, um ein wechselndes Magnetfeld neben dem Rotor zu induzieren; und einen zweiten Rotorsatz, welcher einen zweiten oberen Rotor umfasst, welcher vertikal gegenüber der gewünschten Durchlauflinie von einem zweiten unteren Rotor positioniert ist, wobei jeder des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors einen oder mehrere Permanentmagnete umfasst, wobei jeder des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors einen Motor umfasst, welcher mit dem Rotor gekoppelt ist, um ein wechselndes Magnetfeld neben dem Rotor zu induzieren, und wobei Drehachsen des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors von einer Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie von Drehachsen des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors lateral beabstandet und gegenüber angeordnet sind, sodass eines oder mehrere der wechselnden Magnetfelder eine Kraft in dem sich bewegenden Metallstreifen generieren, welcher sich neben dem ersten Rotorsatz und dem zweiten Rotorsatz bewegt, um eine Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens in Richtung der Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie zu lenken.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei: der erste obere Rotor und der erste untere Rotor mit einer ersten vertikalen Halterung gekoppelt sind; der zweite obere Rotor und der zweite untere Rotor mit einer zweiten vertikalen Halterung gekoppelt sind; und die erste vertikale Halterung und die zweite vertikale Halterung beide entlang einer horizontalen Halterung horizontal positionierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der erste obere Rotor und der zweite obere Rotor entlang einer oberen horizontalen Halterung horizontal positionierbar sind und wobei der erste untere Rotor und der zweite untere Rotor entlang einer unteren horizontalen Halterung horizontal positionierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der erste obere Rotor und der zweite obere Rotor in Bezug auf die obere horizontale Halterung vertikal positionierbar sind und wobei der erste untere Rotor und der zweite untere Rotor in Bezug auf die untere horizontale Halterung vertikal positionierbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner umfassend, für jeden Rotor des ersten Rotorsatzes und des zweiten Rotorsatzes, eine Rotorabschirmung, welche den Rotor umgibt, wobei die Rotorabschirmung einen geschlossenen Raum definiert.
Vorrichtung nach Anspruch 15, ferner umfassend, für jeden Rotor des ersten Rotorsatzes und des zweiten Rotorsatzes, eine Kühlmittelquelle, welche zum Abführen von Wärme von dem Rotor mit dem geschlossenen Raum fluidisch gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei ein lateraler Abstand zwischen den Drehachsen des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors sowie den Drehachsen des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors innerhalb einer Abweichung um 6 % von einer Breite des Metallstreifens liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei der laterale Abstand zwischen den Drehachsen des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors sowie den Drehachsen des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors größer ist als eine Breite des Metallstreifens.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der laterale Abstand zwischen den Drehachsen des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors sowie den Drehachsen des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors um wenigstens eine Summe der Radien des ersten oberen Rotors und des zweiten oberen Rotors größer ist als eine Breite des Metallstreifens.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der laterale Abstand zwischen den Drehachsen des ersten oberen Rotors und des ersten unteren Rotors sowie den Drehachsen des zweiten oberen Rotors und des zweiten unteren Rotors um wenigstens die Hälfte der Breite des Metallstreifens größer ist als eine Breite des Metallstreifens.
Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Mittellinie des Metallstreifens eine laterale Mittellinie des Metallstreifens ist und wobei die Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie eine laterale Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie ist.
Metallverarbeitungssystem, umfassend: eine Verarbeitungseinrichtung zum Aufnehmen eines sich bewegenden Metallstreifens, wobei die Verarbeitungseinrichtung eine gewünschte Durchlauflinie aufweist; und die magnetische Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die gewünschte Durchlauflinie der magnetischen Lenkvorrichtung die gewünschte Durchlauflinie der Verarbeitungseinrichtung ist.
System nach Anspruch 22, wobei die Verarbeitungseinrichtung ausgewählt ist aus einer Ofenzone und aus einer Kühlzone einer Durchlaufglühanlage.
System nach Anspruch 22, wobei die magnetische Rotorlenkvorrichtung benachbart zu wenigstens einem eines Eingangs der Verarbeitungseinrichtung und eines Ausgangs der Verarbeitungseinrichtung positioniert ist.
System nach Anspruch 22, wobei die magnetische Rotorlenkvorrichtung zwischen einem Eingang der Verarbeitungseinrichtung und einem Ausgang der Verarbeitungseinrichtung positioniert ist.
System nach Anspruch 22, wobei die Verarbeitungseinrichtung eine äußere Wand umfasst, welche einen ausgesparten Abschnitt aufweist, wobei die magnetische Rotorlenkvorrichtung wenigstens teilweise innerhalb des ausgesparten Abschnitts positioniert ist.
System nach Anspruch 22, ferner umfassend: einen oder mehrere Aktuatoren, welche mit dem wenigstens einen magnetischen Rotor gekoppelt sind, um eine vertikale, eine horizontale, oder eine vertikale und eine horizontale Positionierung des wenigstens einen magnetischen Rotors einzustellen; und eine Steuer-/Regeleinheit, welche mit einem Sensor und dem einen oder den mehreren Aktuatoren gekoppelt ist, um die vertikale, die horizontale, oder die vertikale und die horizontale Positionierung des wenigstens einen magnetischen Rotors als Reaktion auf ein Signal von dem Sensor einzustellen.
System nach Anspruch 22, wobei jeder des wenigstens einen magnetischen Rotors einen oder mehrere Permanentmagnete umfasst.
System nach Anspruch 22, wobei der wenigstens eine magnetische Rotor benachbart zu einem ersten Rand des sich bewegenden Metallstreifens einen ersten Satz von Rotoren und benachbart zu einem zweiten Rand des sich bewegenden Metallstreifens einen zweiten Satz von Rotoren umfasst, wobei der erste Rand gegenüber einer lateralen Mittellinie des sich bewegenden Metallstreifens von dem zweiten Rand angeordnet ist.
System nach Anspruch 29, wobei einer des ersten Satzes von Rotoren gegenüber dem sich bewegenden Metallstreifen von einem anderen des ersten Satzes von Rotoren positioniert ist und wobei einer des zweiten Satzes von Rotoren gegenüber dem sich bewegenden Metallstreifen von einem anderen des zweiten Satzes von Rotoren positioniert ist.
System nach Anspruch 22, wobei der sich bewegende Metallstreifen für einen Abschnitt der Verarbeitungseinrichtung von einer physikalisch berührenden Halterung nicht gehaltert ist und wobei die magnetische Rotorlenkvorrichtung innerhalb des Abschnitts positioniert ist.
System nach Anspruch 22, wobei die Mittellinie des Metallstreifens eine laterale Mittellinie des Metallstreifens ist und wobei die Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie eine laterale Mittellinie der gewünschten Durchlauflinie ist.
Vorrichtung zum Lenken eines sich bewegenden Metallstreifens, umfassend: eine Führungseinrichtung zum Führen eines Metallstreifens benachbart zu einem Metallverarbeitungssystem nach Anspruch 22; eine Dreheinrichtung zum Drehen des wenigstens einen magnetischen Rotors, um das wechselnde Magnetfeld an dem sich bewegenden Metallstreifen zu induzieren; und eine Krafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Kraft in dem sich bewegenden Metallstreifen als Reaktion auf das Induzieren des wechselnden Magnetfelds.
Vorrichtung nach Anspruch 33, ferner umfassend: eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Metallstreifens; und eine Steuer-/Regeleinrichtung zum Steuern/Regeln eines Aktuators, welcher mit dem wenigstens einen magnetischen Rotor gekoppelt ist, basierend auf der erfassten Position, wobei das Steuern/Regeln des Aktuators ein Einstellen wenigstens einer aus einer horizontalen oder einer vertikalen Position des wenigstens einen magnetischen Rotors umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33, ferner umfassend: eine Einrichtung zum Zugreifen auf einen vorbestimmten Parameter des Streifens; und eine Steuer-/Regeleinrichtung zum Steuern/Regeln eines Aktuators, welcher mit dem wenigstens einen magnetischen Rotor gekoppelt ist, basierend auf dem vorbestimmten Parameter, wobei das Steuern/Regeln des Aktuators ein Einstellen wenigstens einer aus einer horizontalen oder einer vertikalen Position des wenigstens einen magnetischen Rotors umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei die Einrichtung zum Zugreifen dafür eingerichtet ist, auf wenigstens einen vorbestimmten Parameter des Streifens ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Streifenbreite, Streifendicke und Anordnung einer lateralen Mittellinie einer gewünschten Durchlauflinie, zuzugreifen.
Vorrichtung nach Anspruch 33, ferner umfassend: eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Position des Metallstreifens; und eine Steuer-/Regeleinrichtung zum Steuern/Regeln einer Drehzahl des wenigstens einen gekoppelten magnetischen Rotors basierend auf der erfassten Position.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei das Durchlaufen des Metallstreifens ein Durchlaufen des Metallstreifens bei einer Spannung bei oder unterhalb von 41 Mpa umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei das die Führungseinrichtung zum Führen des Metallstreifens bei einer Spannung bei oder unterhalb von 6 Mpa eingerichtet ist.
Modifizierte Verarbeitungseinrichtung zum magnetischen Rotorlenken, wobei die Verarbeitungseinrichtung aufweist: einen Entfernungsabschnitt, an welchem ein Abschnitt einer äußeren Wand von der Verarbeitungseinrichtung entfernt wurde; einen den Abschnitt der äußeren Wand ersetzenden ausgesparten Abschnitt, welcher eine horizontale Wand und wenigstens eine vertikale Wand aufweist; und eine magnetische Lenkvorrichtung nach Anspruch 1, welche innerhalb des ausgesparten Abschnitts positioniert ist, sodass der wenigstens eine magnetische Rotor der horizontalen Wand von einem Inneren der Verarbeitungseinrichtung gegenüberliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 40, ferner umfassend: eine Dreheinrichtung zum Drehen des magnetischen Rotors, um ein wechselndes Magnetfeld innerhalb des Inneren der Verarbeitungseinrichtung zu induzieren, wobei das wechselnde Magnetfeld ausreichend ist, um eine Kraft in einem Metallstreifen zu generieren, welcher sich durch das Innere der Verarbeitungseinrichtung bewegt.
Vorrichtung nach Anspruch 40, wobei die horizontale Wand eine kleinere Dicke aufweist als eine Dicke einer vertikalen Wand.
Vorrichtung nach Anspruch 40, ferner umfassend eine Identifiziereinrichtung zum Identifizieren des Abschnitts der äußeren Wand, wobei die Identifiziereinrichtung dafür eingerichtet ist, für ein Identifizieren des Abschnitts einen Abstand eines longitudinalen Versatzes der äußeren Wand von einer oder mehreren benachbarten Düsen zu bestimmen.
Magnetische Lenkvorrichtung mit angelegtem Strom, umfassend: eine Stromquelle zum Anlegen eines Gleichstroms an einen Metallstreifen; ein Paar von Elektroden, welche mit der Stromquelle gekoppelt sind und in Richtung einer Fläche des Metallstreifens vorgespannt sind, um den Gleichstrom durch den Metallstreifen anzulegen; und einen Permanentmagnet, welcher neben dem Metallstreifen positioniert ist, um ein Magnetfeld durch den Metallstreifen in einer Richtung zu induzieren, welche perpendikular zu der Richtung des Gleichstroms ist, welcher durch den Metallstreifen verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 44, ferner umfassend: eine zweite Stromquelle zum Anlegen eines zweiten Gleichstroms an den Metallstreifen; ein zweites Paar von Elektroden, welche mit der zweiten Stromquelle gekoppelt sind und in Richtung eines zweiten Rands des Metallstreifens vorgespannt sind, um den zweiten Gleichstrom durch den Metallstreifen anzulegen, wobei das Paar von Elektroden in Richtung eines ersten Rands des Metallstreifens vorgespannt ist, welcher dem zweiten Rand des Metallstreifens gegenüberliegt; und einen zweiten Permanentmagnet, welcher neben dem Metallstreifen positioniert ist, um ein zweites Magnetfeld durch den Metallstreifen in einer Richtung zu induzieren, welche perpendikular zu einer Richtung des zweiten Gleichstroms ist, welcher durch den Metallstreifen verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 44, ferner umfassend: eine zweite Stromquelle zum Anlegen eines zweiten Gleichstroms an den Metallstreifen; und ein zweites Paar von Elektroden, welche mit der zweiten Stromquelle gekoppelt sind und in Richtung eines zweiten Rands des Metallstreifens vorgespannt sind, um den zweiten Gleichstrom durch den Metallstreifen anzulegen, wobei das Paar von Elektroden in Richtung eines ersten Rands des Metallstreifens vorgespannt ist, welcher dem zweiten Rand des Metallstreifens gegenüberliegt, und wobei sich der Permanentmagnet lateral über eine Breite des Metallstreifens erstreckt, sodass das Magnetfeld in einer Richtung induziert wird, welche perpendikular zu der Richtung des zweiten Gleichstroms ist, welcher durch den Metallstreifen verläuft.
Vorrichtung zum Lenken von Metall, umfassend: eine Gleichstromeinrichtung zum Anlegen eines Gleichstroms entlang von Rändern eines sich bewegenden Metallstreifens in einer Richtung, welche parallel zu einer Bewegungsrichtung des sich bewegenden Metallstreifens ist; und eine Magnetfeldeinrichtung zum Anlegen wenigstens eines Magnetfelds entlang der Ränder des sich bewegenden Metallstreifens, sodass das wenigstens eine angelegte Magnetfeld den angelegten Gleichstrom perpendikular schneidet.
Vorrichtung nach Anspruch 47, wobei die Magnetfeldeinrichtung dafür eingerichtet ist, ein erstes Magnetfeld entlang eines ersten Rands des sich bewegenden Metallstreifens anzulegen und ein zweites Magnetfeld entlang eines zweiten Rands des sich bewegenden Metallstreifens anzulegen.
Vorrichtung nach Anspruch 47, wobei die Gleichstromeinrichtung dafür eingerichtet ist: einen ersten Schaltkreis zwischen einem ersten Satz von Elektroden, einer ersten Stromquelle und einem ersten Rand des sich bewegenden Metallstreifens zu schließen; und einen zweiten Schaltkreis zwischen einem zweiten Satz von Elektroden, einer zweiten Stromquelle und einem zweiten Rand des sich bewegenden Metallstreifens zu schließen.