DE4342904C1 - Abblasvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Abblasen von überflüssigem Beschichtungsmaterial beim
kontinuierlichen Beschichten von Metallband, insbesondere beim Verzinken von Stahlband, mit einem Abblasdüsenpaar, zwischen dessen mit einem Abblasmedium, insbesondere Druckluft, beaufschlagbaren Düsenkörpern das Metallband mit Abstand zu den jeweiligen sich quer zur Bandlaufrichtung erstreckenden Düsenspalten geführt ist, wobei mindestens einer der beiden relativ zum Metallband verstellbaren Düsenkörper eine optische Meßeinrichtung trägt, die parallel zum Düsenspalt mindestens den Bereich einer Kante des Metallbandes überdeckend verfahrbar ist, und wobei der gegenüberliegende Düsenkörper einen Reflektor aufweist, auf den die optische Achse der Meßeinrichtung in deren Position außerhalb der Metallbandkante gerichtet ist, nach DE-Patent 43 06 394.

Beim kontinuierlichen Beschichten von Metallband, beispielsweise beim Verzinken von Stahlband, wird das Band mit Rollenführungen so aus dem Beschichtungsmittelbad geführt, daß es zwischen den sich gegenüberstehenden ortsfesten Düsenkörpern der jeweils auf einer Metallbandseite angeordneten Abblasdüsen möglichst mittig verläuft. Falls dieser mittige Verlauf gestört ist, kommt es zu Inhomgenitäten des Druckprofils in den Abblasdüsen und hierdurch zu ungleichmäßigen Schichtdicken.

Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus dem europäischen Patent 0 249 234 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird der Düsenspalt durch zwei gegeneinander verstellbare Düsenlippen gebildet, so daß der auf die Metallbandoberfläche wirkende Druck des Abblasmediums einstellbar ist. Bei dieser Vorrichtung sind zur Messung der Schichtdicke der Auflage auf dem Metallband Sensoren vorgesehen, die mit einem Rechner verbunden sind, mittels dessen Ausgang Regelventile gesteuert werden, über die die Menge des Abblasmediums, mit dem der Düsenspalt beaufschlagt wird, variierbar ist. Hierdurch kann die Beschichtungsdicke auf einen gewünschten Sollwert eingestellt werden. Treten bei dieser Vorrichtung Abweichungen im Bandverlauf von der mittigen Lage auf, kommt es aufgrund der ungleichmäßigen Beaufschlagung der Bandoberfläche entlang der Bandbreite mit dem Abblasmedium zu Inhomogenitäten in der Beschichtung.

Eine andere Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der wo 92/02656 bekannt, bei der der Düsenkörper als Düsenzeile ausgebildet ist derart, daß entlang der Richtung des Düsenspalts mehrere getrennt mit dem Abblasmedium beaufschlagbare gegeneinander abgedichtete Teildüsen vorgesehen sind. Hierdurch können Unebenheiten des zu beschichtenden Bandes korrigiert werden, da die Druckbedingungen entlang der Breite des Düsenspaltes durch die Aufteilung in die Teildüsen variabel sind.

In dem DE-Patent 43 06 394 wird eine Vorrichtung beschrieben, die dazu dient, die mittige Führung des Metallbandes zwischen den Düsenkörpern zu verbessern und bei der mindestens einer der beiden relativ zum Metallband verstellbaren Düsenkörper eine optische Meßeinrichtung trägt, die parallel zum Düsenspalt mindestens den Bereich einer Kante des Metallbandes überdeckend verfahrbar ist und bei der der gegenüberliegende Düsenkörper einen Reflektor aufweist, auf den die optische Achse der Meßeinrichtung in deren Position außerhalb der Metallbandkante gerichtet ist. Hierdurch wird eine genaue Abstandsmessung sowohl im Bezug auf den Abstand der Düsenkörper voneinander als auch auf den Abstand jeweils eines Düsenkörpers von der ihm zugewandten Metallbandoberfläche ermöglicht. Wesentlich ist dabei, daß die optische Meßeinrichtung zwei Abstandsbereiche umfaßt, nämlich denjenigen innerhalb der Metallbandbreite und denjenigen außerhalb. Während im Bereich innerhalb der Metallbandkante der Abstand Düse-Band ermittelt wird, ergibt sich im Bereich außerhalb der Kanten der Abstand Düse-Düse. Aufgrund dieser beiden Meßsignale kann die Positionierung der Düsenkörper nunmehr so erfolgen, daß beide Düsenkörper in Bezug auf das Metallband auf einen definierten Abstand gefahren werden können, insbesondere, daß beide Düsenkörper symmetrisch im Bezug auf das Band angeordnet sind.

Die vorliegende Zusatzanmeldung löst die zugrundeliegende Aufgabe, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zum Abblasen von überflüssigem Beschichtungsmaterial beim kontinuierlichen Beschichten von Metallband dahingehend weiterzuentwickeln, daß die mittige Führung des Metallbandes zwischen den Düsenkörpern verbessert wird, dadurch, daß die optische Meßeinrichtung gebildet ist aus einer ersten Meßeinrichtung, die stationär innerhalb der Bandkanten angeordnet ist, und einem Paar zweiter Meßeinrichtungen, von denen jede um einen Bereich oszilliert, der die zur jeweiligen Meßeinrichtung benachbarten Bandkanten einschließt.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß entlang der Bandbreite jeweils genau drei Meßwerte zur Verfügung stehen, aus denen hinreichend auf das Vorhandensein von Bandfehlern, wie Bandlauffehlern oder einer Bandwölbung geschlossen werden kann. Gleichzeitig ist der vorrichtungstechnische Aufwand begrenzt, da die erste Meßeinrichtung stationär an einer günstigen Stelle innerhalb der Bandkantenbereiche angeordnet ist. Demgegenüber müssen nur die beiden äußeren Meßeinrichtungen, die das Paar zweiter Meßeinrichtungen bilden, verfahrbar angeordnet sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß den Meßeinrichtungen eine Auswerteeinrichtung nachgeordnet ist, die das Meßsignal der aktuellen Position auf der Verfahrachse zuordnet und an einen Regelkreis für die Verstelleinrichtung mindestens eines Düsenkörpers weitergibt. Hiedurch ergibt sich eine Automatisierungsmöglichkeit, indem der oder die Düsenkörper über eine oder mehrere Verstelleinrichtungen entsprechend dem gewonnenen Meßsignal so verstellt werden, daß sich ein möglichst mittiger Verlauf des Bandes ergibt, und zwar insbesondere unter Berücksichtigung von Bandfehlern, wie Bandwölbung oder Bandschräglauf.

Vorzugsweise weist die Auswerteeinrichtung einen Diskriminator zur Unterscheidung zwischen dem vom Metallband und dem vom Reflektor reflektierten Meßsignal auf. Hierdurch ist es möglich, die exakte Position der Bandkante festzustellen und somit auch diesbezüglich eine Symmetrierung, beispielsweise bei der Verwendung von speziellen auf die Kanten gerichteten Düsen ("Kantendüsen") zu erreichen.

Der Reflektor ist vorzugsweise durch ein ebenes, parallel zum Metallband verlaufendes reflektierendes Band gebildet, dessen Breite so gewählt ist, daß mindestens die Kantenpositionen des zu beschichtenden Bandes überdeckt werden. Will man nun Bänder unterschiedlicher Breite beschichten, so muß das reflektierende Band eine solche Position haben, daß es vom Bereich der Kante des schmalsten bis über die Kante des breitesten Bandes hinaus sich in Bandquerrichtung erstreckt, damit auch beim breitesten zu beschichtenden Metallband noch die auf die Kante gerichtete Meßeinrichtung ein entsprechendes Reflektionssignal erhält.

Eine gute Justierungsmöglichkeit ergibt sich, wenn die Drehachse des Reflektors in einer gemeinsamen Parallelebene zum Metallband liegt, die auch durch den Drehpunkt des Düsenkörpers liegt, welcher den Reflektor trägt.

Da nicht nur der Reflektor bei einer Drehung des Düsenkörpers nachjustiert werden muß, sondern auch die optische Meßeinrichtung, ist diese vorzugsweise so auf dem sie tragenden Düsenkörper befestigt, daß ein Winkelversatz durch eine hierfür vorgesehene Ausgleichsschraube kompensiert werden kann.

Wenn die optische Meßeinrichtung auf einer Traverse angeordnet ist, gegenüber der der zugehörige Düsenkörper verschwenkbar ist, bleibt die Winkellage der Meßeinrichtung gegenüber dem Band beim Verschwenken des Düsenkörpers erhalten, so daß auf eine zusätzliche Winkelkompensation verzichtet werden kann.

Vorzugsweise eignen sich alle Varianten der Erfindung für die Kombination mit einem herkömmlichen sogenannten Zwei- oder Dreirollensystem, bei dem die Führung des aus dem Beschichtungsmittelbad senkrecht herausgeführten Bandes durch die Regelung einer Führungsrolle vorgenommen wird. Gemäß der Erfindung wirkt dabei das Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung direkt auf den Antrieb für die Führungsrolle, wodurch bereits grobe Fehljustierungen ausgeglichen werden können. Alternativ oder gleichzeitig hiermit lassen sich auch die Düsenkörper mittels der Verstelleinrichtungen nachjustieren.

Eine genaue Erfassung des Übergangs Metallband-Kante ist dadurch möglich, daß der Lichtstrahl einer jeden Meßeinrichtung um einen vorgegebenen Öffnungswinkel aufweitbar ist und daß ein Empfänger für die Erfassung der Intensität des reflektierten Lichtsignals vorgesehen ist.

Die oben beschriebene Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Abblasen von überflüssigem Beschichtungsmaterial beim kontinuierlichen Beschichten von Metallband, insbesondere beim Verzinken von Stahlband, bei welchem das Metallband ein Beschichtungsmittelbad durchläuft und mittels Führungs- und Umlenkrollen in den Bereich eines oberhalb des Badspiegels angeordneten mit einem Abblasmedium, insbesondere Druckluft, beaufschlagten Abblasdüsenpaares gelangt, dessen Düsenspalte sich jeweils quer zur Bandlaufrichtung erstrecken, wobei eine auf mindestens einer der beiden relativ zum Metallband verstellbaren Düsenkörper angebrachte optische Meßeinrichtung quer zur Bandlaufrichtung bis über den Bereich einer der Bandkanten hinaus kontinuierlich verfahren wird und wobei der Meßstrahl der Meßeinrichtung im Bereich innerhalb der Bandkante von der Metallbandoberfläche und außerhalb der Bandkante von einem auf dem gegenüberliegenden Düsenkörper angebrachten Reflektor reflektiert wird, dadurch gelöst, daß mittels einer stationären ersten Meßvorrichtung innerhalb der Bandkanten ein erstes Meßsignal und daß mittels eines Paares zweiter Meßvorrichtungen, die jeweils im Bereich Δ der Bandkante oszillieren, ein Paar zweiter Meßsignale gewonnen wird.

Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß das erste Meßsignal zur Korrektur des jeweiligen Abstandes zwischen Düsenspalt und Metallbandoberfläche und das Paar zweiter Meßsignale zur Symmetrierung des Abstandes jedes der beiden Düsenspalte im Bezug auf das Metallband herangezogen werden, wobei aus der Position des Übergangs des vom Metallband reflektierten und des vom Reflektor reflektierten Meßsignales auch auf die Breite des Metallbandes geschlossen werden kann und wobei das innerhalb der Bandkante gemessene zweite Meßsignal ebenfalls zur Korrektur des Abstandes Düsenspalt-Bandoberfläche herangezogen wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Draufsicht in der Normalebene des Metallbandes zeigt.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt zwei an jeweils einer Seite des zu beschichtenden Metallbandes 1 angeordnete Düsenkörper 2, deren Düsenspalte jeweils einen bestimmten Abstand x zur Oberfläche des Metallbandes 1 haben. Der untere Düsenkörper 2 trägt einen Aufsatz für Meßeinrichtungen 4a, 4b, die als optische Sensoren ausgestaltet sind, welche einen Laserstrahl entlang der mit a bezeichneten optischen Achse aussenden. Dieser Strahl fällt annähernd senkrecht auf die Oberfläche des Metallbandes 1.

Die optischen Meßeinrichtungen 4a, 4b ruhen jeweils auf einer Führung 12, auf welcher sie längs der Breite des Metallbandes 1 mittels der Antriebe 6 verfahrbar sind.

Jeder der beiden Düsenkörper 2 ist mittels eines Antriebs 5 in senkrechter Richtung zur Transportrichtung des Metallbandes 1 in der Zeichnung dargestellten Normalebene verfahrbar. Allerdings besteht für jeden Düsenkörper 2 der Verstellantrieb aus zwei Linearantrieben 5, gegenüber denen der Düsenkörper 2 kardanisch gelagert ist. Bei gleichgerichteter Bewegung seiner Antriebe ist der Düsenkörper 2 lateral zum Metallband 1 hin oder von ihm fort verstellbar, so daß der Abstand zwischen Düsenspalt 3 und Metallbandoberfläche veränderbar ist.

Bei gegensinniger Bewegung der Antriebe 5 ist der Düsenkörper 2 in der dargestellten Normalebene drehbar.

Wie aus der Zeichnung ferner hervorgeht, ist in den beiden Kantenbereichen K des Metallbandes jeweils eine optische Meßeinrichtung 4b vorgesehen, die jeweils den dargestellten Bereich Δ des Metallbandes 1 überdecken, der die jeweilige Bandkante einschließt. Die Meßeinrichtungen 4b werden von getrennten Antrieben 6 angetrieben kontinuierlich derart verfahren, daß sie den Verfahrbereich Δ oszillierend überdecken. Etwa im Mittenbereich zwischen den Bandkanten ist eine stationäre Meßeinrichtung 4a vorgesehen.

Auf dem gegenüberliegenden Düsenkörper 2 sind Reflektoren 11 vorgesehen, die die Bandkanten überdecken.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Jede der beiden Meßeinrichtungen 4b wird entlang der Führung 12 kontinuierlich um den Bereich Δ oszillierend derart verfahren, daß der mit a bezeichnete Meßstrahl der jeweiligen Meßeinrichtung 4b im Bereich innerhalb der Metallbandkante K vom Metallband 1 reflektiert wird. Gelangt die Meßeinrichtung 4b in den Bereich der Metallbandkante K, erfolgt ein sprunghafter Übergang der Reflexion vom Metallband auf den Reflektor 11. Dieser sprunghafte Übergang ermöglicht eine genaue Lageerkennung der Bandkante. Dieser Übergang wird insbesondere deswegen genau detektiert, weil die Meßeinrichtung 4b einen um einen bestimmten Öffnungswinkel aufgeweiteten Lichtstrahl aufweist. Da gleichzeitig ein Empfänger zur Erfassung der Intensität der reflektierten Strahlung vorgesehen ist, kann durch die Auswertung bestimmter Intensitätsschwellwerte der Übergang festgelegt werden.

Im Bereich innerhalb der Kanten K mißt die stationäre Meßeinrichtung 4a den Abstand zwischen dem definierten Punkt auf dem Düsenkörper 2 und der Metallbandoberfläche. Zeigt sich im Laufe der Messung aus der Auswertung der von den drei Meßeinrichtungen 4a, 4b gewonnenen Meßwerte eine Schrägstellung des Metallbandes im Bezug auf den Düsenspalt, kann durch entsprechende Ansteuerung der Verstelleinrichtung 5 oder der Führungsrollen beim "Zwei- oder Dreirollensystem" eine Kompensation erfolgen.

Stellt andererseits eine der Meßeinrichtungen 4b im Bereich außerhalb der Metallbandkanten K eine Abweichung des Meßwertes von einem vorbestimmten wert fest, ist dies auf eine Veränderung des vorgegebenen Abstandes zwischen den Bezugspunkten der beiden Düsenkörper 2 zurückzuführen. Aus der Kenntnis sowohl des Abstandes zwischen den Bezugspunkten auf den Düsenkörpern 2 als auch des Abstandes zwischen einem Düsenkörper und der Metallbandoberfläche kann nun mittels des nachgeschalteten nicht näher dargestellten Auswerterechners die Symmetrierung erfolgen.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Abblasen von überflüssigem Beschichtungsmaterial beim kontinuierlichen Beschichten von Metallband, insbesondere beim Verzinken von Stahlband, mit einem Abblasdüsenpaar (2), zwischen dessen mit einem Abblasmedium, insbesondere Druckluft, beaufschlagbaren Düsenkörpern (2) das Metallband (1) mit Abstand zu den jeweiligen sich quer zur Bandlaufrichtung erstreckenden Düsenspalten (3) geführt ist, wobei mindestens einer der beiden relativ zum Metallband (1) verstellbaren Düsenkörper (2) eine optische Meßeinrichtung (4, 4a, 4b) trägt, die parallel zum Düsenspalt mindestens den Bereich einer Kante (K) des Metallbandes überdeckend verfahrbar ist und wobei der gegenüberliegende Düsenkörper (2) einen Reflektor (11) aufweist, auf den die optische Achse (a) der Meßeinrichtung (4b, 4) in deren Position außerhalb der Metallbandkante (K) gerichtet ist, nach DE-Patent 43 06 394, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Meßeinrichtung gebildet ist aus einer ersten Meßeinrichtung (4a), die stationär innerhalb der Bandkanten (K) angeordnet ist, und einem Paar zweiter Meßeinrichtungen (4b), von denen jede um einen Bereich Δ oszilliert, der die zur jeweiligen Meßeinrichtung (4b) benachbarten Kanten einschließt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Meßeinrichtungen (4a, 4b) eine Auswerteeinrichtung nachgeordnet ist, die das Meßsignal der aktuellen Position auf der Verfahrachse zuordnet und an einen Regelkreis für die Verstelleinrichtung (5) mindestens eines Düsenkörpers (2) weitergibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung einen Diskriminator zur Unterscheidung zwischen dem vom Metallband und dem vom Reflektor reflek­ tierten Meßsignal enthält.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der zweiten Meßeinrichtungen (4b) von einem separaten Antrieb (6) verfahrbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Meßeinrichtungen (4, 4b) auf einer gemeinsamen Führung (12) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Meßeinrichtungen auf dem dem Reflektor (11) gegenüberliegenden Düsenkörper (2) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Düsenkörper (2) getragene optische Meßeinrichtung mittels einer Winkelausgleichsschraube (13) verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung ein optischer Sensor ist, der den Abstand zur Metallbandoberfläche bzw. zum Reflektor über die Laufzeit seines Lichtstrahls, insbesondere seines Laserstrahls, erfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung für die Ausgangssignale der Meßeinrichtungen mit dem Verstellantrieb für die Führungsrollen einer herkömmlichen Dreirollenführung oder Zweirollenführung gekoppelt ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Meßeinrichtung (4, 4a, 4b) auf einer Traverse angeordnet ist, die insbesondere mittels eines Traversenantriebs in Richtung zum Metallband verstellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkörper (2) gegenüber der Traverse verschwenkbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl einer jeden Meßeinrichtung um einen vorgegebenen Öffnungswinkel aufweitbar ist und daß ein Empfänger für die Erfassung der Intensität des reflektierten Lichtsignals vorgesehen ist.

13. Verfahren zum Abblasen von überflüssigem Beschichtungsmaterial beim kontinuierlichen Beschichten von Metallband, insbesondere beim Verzinken von Stahlband, bei welchem das Metallband ein Beschichtungsmittelbad durchläuft und mittels Führungs- und Umlenkrollen in den Bereich eines oberhalb des Badspiegels angeordneten mit einem Abblasmedium, insbesondere Druckluft, beaufschlagten Abblasdüsenpaares gelangt, dessen Düsenspalte sich jeweils quer zur Bandlaufrichtung erstrecken, wobei eine auf mindestens einer der beiden relativ zum Metallband verstellbaren Düsenkörper angebrachte optische Meßeinrichtung quer zur Bandlaufrichtung bis über den Bereich einer der Bandkanten hinaus kontinuierlich verfahren wird, und wobei der Meßstrahl der Meßeinrichtung im Bereich innerhalb der Bandkante von der Metallbandoberfläche und außerhalb der Bandkante (K) von einem auf dem gegenüberliegenden Düsenkörper angebrachten Reflektor reflektiert wird, nach DE-Patent 43 06 394, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer stationären ersten Meßvorrichtung (4a) innerhalb der Bandkanten ein erstes Meßsignal und daß mittels eines Paares zweiter Meßvorrichtungen (4b), die jeweils im Bereich Δ der Bandkante (K) oszillieren, ein Paar zweiter Meßsignale gewonnen wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Meßsignal zur Korrektur des jeweiligen Abstandes zwischen Düsenspalt und Metallbandoberfläche und das Paar zweiter Meßsignale zur Symmetrierung des Abstandes jedes der beiden Düsenspalte im Bezug auf das Metallband herangezogen werden, wobei das innerhalb der Bandkante gemessene zweite Meßsignal ebenfalls zur Korrektur des Abstandes Düsenspalt-Bandoberfläche herangezogen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Position des Übergangs des vom Metallband reflektierten und vom Reflektor reflektierten Meßsignales die Breite des Metallbandes berechnet wird.