EP2424689B1

EP2424689B1 - Vorrichtung zur kompensation von zugschwankungen und/oder zur einstellung der zugspannung an einem geförderten flexiblen materialstrang

Info

Publication number: EP2424689B1
Application number: EP10719295.7A
Authority: EP
Inventors: Klaus Schmitz
Original assignee: Otto Junker GmbH
Current assignee: Otto Junker GmbH
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-04-20
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2030-04-20
Also published as: EP2424689A1; US20120018564A1; DE202009009097U1; CN102413957A; DE102009018914A1; WO2010124969A1; JP2012525261A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und/oder zur Einstellung der Zugspannung an einem geförderten flexiblen metallischen Materialstrang, insbesondere einem Metallband, mit wenigstens einer von dem Materialstrang umschlingbaren beweglichen Tänzerrolle, wobei die wenigstens eine Tänzerrolle entlang einer zur Vertikalen neigbaren Bahn verlagerbar ist und wobei der Neigungswinkel der Bahn mittels einer Verstelleinheit einstellbar ist.
Vorrichtungen zur Kompensation von Zugschwankungen und/oder zur Einstellung der Zugspannung beispielsweise in thermischen Bandbehandlungsanlagen unter Verwendung beweglicher Umlenkrollen, sogenannter Tänzerrollen, sind aus dem Stand der Technik seit Jahren bekannt und haben sich in der Praxis vielfach bewährt. Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist in der US-A-4 238 024 beschrieben Basis für den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 12).
Eine Tänzerrollenanordnung umfasst eine in den Bandverlauf einer Bandbehandlungsanlage integrierte und mit einer bestimmten Kraft beaufschlagbare Rolle, die im Band eine Schlinge ausbildet, deren Schlingenlänge sich mit der Position der Rolle verändert. Durch diese Beweglichkeit lassen sich auch kurzzeitige Schwankungen des Bandzuges kompensieren. Um eine Anpassung des Bandzuges an unterschiedliche Betriebsbedingungen zu erreichen, kann es erforderlich sein, die von der Tänzerrolle auf das Band ausgeübte Kraft einzustellen, wobei dicke und breite Bänder höhere durch die Tänzerrolle auf sie ausgeübte Kräfte erfordern als empfindliche, dünne Bänder. Gerade im Fall dünner Bänder muss die durch die Tänzerrolle auf das empfindliche Band ausgeübte Kraft begrenzt werden, um eine Beschädigung des Bandmaterials zu vermeiden.
Hierzu ist es aus dem Stand der Technik bekannt, durch an der Tänzerrolle angreifende Gegengewichte oder Aktoren in Form von Hydraulik- oder Pneumatikzylindern die auf das Bandmaterial ausgeübte Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung zumindest teilweise zu kompensieren ( GB-A-718 375 , US-A-4 553 713 ). Im Falle von Gegengewichten ergibt sich hierbei das Problem, dass die träge Masse der Tänzerrollenanordnung durch das Gegengewicht weiter erhöht wird, wodurch diese kurzfristige Schwankungen im Bandzug infolge hoher Trägheitskräfte nicht mehr ausreichend ausgleichen kann. Bei sehr niedrigen zu realisierenden Bandzügen machen sich im Falle von Aktoren aufzuwendende Losbrechkräfte und -momente negativ bemerkbar, da auch sie die Kompensation von Kurzzeitschwankungen im Bandzug behindern.
In den Figuren 1 bis 5 sind typische aus dem Stand der Technik bekannte Tänzerrollenanordnungen dargestellt.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und/oder zur Einstellung der Zugspannung an einem geförderten flexiblen metallischen Materialstrang, insbesondere einem Materialband, anzugeben, die sehr einfach aufgebaut ist und sich somit mit geringem Aufwand in bestehende Behandlungsanlagen für metallische Materialstränge, insbesondere Metallbänder, integrieren lässt. Ferner soll die Vorrichtung die Kompensation auch kurzfristiger Zugschwankungen bei dicken, schweren ebenso wie dünnen, empfindlichen Materialsträngen erlauben, wobei auch ein Wechsel der Materialstränge im laufenden Betrieb mit entsprechender Anpassung der Zugspannung problemlos möglich sein soll.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass die Verstelleineheit bei laufendem Betrieb ansteuerbar ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist die Verstelleinheit zur Einstellung des Neigungswinkels der Bahn ansteuerbar ausgebildet, d.h. eine Änderung der Neigung kann im automatisierten Betrieb einer Behandlungsanlage für die metallischen Materialstränge, insbesondere einer Bandbehandlungsanlage, durch einen entsprechenden Steuerbefehl ausgelöst werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn im kontinuierlichen Betrieb der Behandlungsanlage ein Wechsel des Materialstrangs erfolgt, wobei die Enden beider Stränge aneinander geheftet sind.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem Gedanken, dass durch eine geeignete Schrägstellung der Bewegungsrichtung der Tänzerrolle zur Vertikalen und somit zum Gewichtskraftvektor der Tänzerrolle eine präzise Einstellung des Bahnzuges im laufenden Betrieb ohne zusätzliche, die träge Masse der Anordnung erhöhende Gewichte und ohne Aktoren ermöglicht wird.
Als metallischer Materialstrang im Sinne der vorliegenden Erfindung werden draht- oder bandförmiges Material, Bänder zum Transport von Gütern verschiedener Art, aber auch Metallseile, Drähte und dergleichen verstanden.
Durch entsprechende Einstellung des Neigungswinkels der Bahn, entlang derer die Tänzerrolle verlagerbar ist, kann beispielsweise im Falle dicker, schwerer Materialstränge die volle Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung zur Erzeugung eines hinreichenden Strangzuges (Bandzuges) ausgenutzt werden, indem nämlich der Neigungswinkel auf Null reduziert wird, so dass die Tänzerrolle in vertikaler Richtung verlagerbar ist. Bei dünnen, sehr empfindlichen Bändern kann entsprechend der Neigungswinkel bis auf nahe 90° vergrößert werden, so dass die Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung praktisch keinen Einfluss mehr auf den Strangzug hat und dieser entsprechend minimal ist. Die jeweils wirksame Zugkraft kann mit einer einfachen trigonometrischen Gleichung aus der Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung bestimmt werden. Sie entspricht der Hangabtriebskraft an einer schiefen Ebene und errechnet sich zu $F_{Z} = F_{G} \cdot cosϕ$

mit F_G = Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung;
ϕ = Neigungswinkel der Bahn zur Vertikalen (0<ϕ<90°).

Durch eine gleichzeitige möglichst reibungsfreie Lagerung der Tänzerrolle auf der zur Vertikalen neigbaren Bahn können neben einer präzisen Einstellung des Strangzuges gleichzeitig Schwankungen im Bahnzug des flexiblen Materialstranges wirksam ausgeglichen werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Tänzerrolle zwischen zwei Umlenkrollen angeordnet, so dass im Betrieb der flexible metallische Materialstrang zusammen mit der Tänzerrolle eine Bandschlinge ausbildet. Bei einer solchen mit bekannten Tänzerrollen insbesondere bei Bandbehandlungsanlagen vielfach realisierten Anordnung erweist es sich als besonders vorteilhaft, dass mit der erfindungsgemäß auf einer zur Vertikalen neigbaren Bahn verlagerbaren Tänzerrolle deren Umschlingungswinkel sowohl bei der Tänzerbewegung entlang der neigbaren Bahn als auch bei einer Verstellung des Neigungswinkels relativ konstant gehalten werden kann, so dass die auf den Materialstrang ausgeübten Zugkräfte jederzeit präzise kontrollierbar sind.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die zur Vertikalen neigbare Bahn linear ausgebildet. Bei einer streng linear ausgebildeten Bahn, beispielsweise einer Linearführung, wird der zur Vertikalen eingestellte Neigungswinkel unabhängig von der Momentanposition der Tänzerrolle in der Tänzerbewegung präzise eingehalten, so dass die auf den flexiblen Materialstrang kontinuierlich ausgeübte Zugkraft exakt dem durch die Wahl des Neigungswinkels der Bahn voreingestellten Wert entspricht. Konstruktiv lässt sich dies beispielsweise dadurch realisieren, dass das Lager der Tänzerrolle im Wesentlichen reibungsfrei auf einer Linearführung geführt ist. Hierfür eignen sich insbesondere Linearwälzführungen. Auch konstruktiv anders geartete lineare Führungen sind hierbei als "Linearführungen" einsetzbar, beispielsweise Rollenführungen und Schienenführungen aller Art ebenso wie Gleitführungen oder auch Luftkissenführungen oder Magnetführungen. Beispielsweise kann die Achse der Tänzerrolle in einem linearen Langloch geführt sein oder in einem Spalt zwischen zwei parallel zueinander ausgerichteten Trägern.
Nach einer weitergehenden Ausgestaltung der Erfindung kann die Verstelleinheit einen elektromechanischen Antrieb, insbesondere einen Spindelantrieb, oder ein Stellglied, insbesondere einen hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Zylinder, umfassen, so dass die Linearführung zur Einstellung des Neigungswinkels der Bahn um einen Drehpunkt verschwenkbar ist. Ein solcher Verschwenkmechanismus lässt sich konstruktiv einfach realisieren und ist ferner problemlos in eine allgemeine Maschinensteuerung integrierbar.
Alternativ zum Vorstehenden kann die zur Vertikalen neigbare Bahn gekrümmt, insbesondere kreisbogenförmig gekrümmt sein, wobei der Krümmungsradius groß gegen die Tänzerrollenauslenkung entlang der gekrümmten Bahn gewählt sein muss. Ein geeignetes Verhältnis zwischen Krümmungsradius und Tänzerrollenauslenkung liegt bei etwa ≥3:1. Bei einer entsprechenden Wahl des Krümmungsradius relativ zur Auslenkung der Tänzerrolle bewegt sich diese in guter Näherung auf einer nach wie vor im Wesentlichen linearen Bahn, so dass der Neigungswinkel zur Vertikalen weiterhin definiert ist. Konstruktiv lässt sich diese Variante durch Verwendung einer Schwinge realisieren, an der das Lager der Tänzerrolle geführt ist, wobei der Drehpunkt der Schwinge zur Einstellung des Neigungswinkels der Bahn, auf der die Tänzerrolle verlagerbar ist, seinerseits verlagerbar ist. Insbesondere kann die Verstelleinheit einen Stellantrieb umfassen, so dass der Drehpunkt der Schwinge entlang einer linearen, im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Bahnkurve verlagerbar ist. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere bei einer Anordnung mit zwei benachbarten Umlenkrollen der Umschlingungswinkel, d.h. der Winkel, mit dem die Tänzerrolle von dem flexiblen Materialstrang umschlungen wird, unabhängig von der Position des Schwingendrehpunkts und damit des Neigungswinkels der Bahn praktisch konstant ist.
Alternativ zu einer linearen Verlagerung des Schwingendrehpunktes kann die Verstelleinheit einen Stellantrieb umfassen, dessen Kinematik es ermöglicht, dass der Drehpunkt der Schwinge, an deren Ende die Tänzerrolle angeordnet ist, entlang einer gekrümmten, im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Bahnkurve verlagerbar ist. Diese Bahnkurve kann durch eine weitere Schwinge, an der der Drehpunkt verschwenkbar gelagert ist, vorgegeben sein.
Bei der Verwendung der Tänzerrolle zur Einstellung des Bahnzuges bei sehr schweren flexiblen metallischen Materialsträngen, die entsprechende Zugkräfte erfordern, kann es zweckmäßig sein, die wenigstens eine Tänzerrolle entlang der zur Vertikalen neigbaren Bahn durch Krafteinwirkung eines Aktors, insbesondere eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders, zu verlagern. Dies eröffnet die Möglichkeit, zusätzlich zur durch die Tänzerrolle selbst erzeugten Kraft, d.h. der Hangabtriebskraft auf der neigbaren Bahn, eine weitere Kraft zu erzeugen, die den Bahnzug vergrößert. Sinnvollerweise kommt der Aktor dann zum Einsatz, wenn ein verschwindender Neigungswinkel gewählt ist, d.h. die volle Gewichtskraft auf den flexiblen metallischen Materialstrang wirkt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Behandlungsanlage für bahnförmiges metallisches Material mit einer Vorrichtung zur Einstellung der Zugspannung und/oder zur Kompensation von Zugschwankungen bei dem bahnförmigen Material nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Für die Behandlungsanlage gelten die vorstehend genannten Vorteile entsprechend.
Die eingangs genannte Aufgabe wird verfahrensmäßig mit einem Verfahren zum Betrieb einer Behandlungsanlage für flexible metallische Materialstränge, insbesondere Metallbänder, mit einer Vorrichtung zur Einstellung der Zugspannung und/oder zur Kompensation von Zugschwankungen bei dem Materialstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gelöst, dass bei einem Wechsel des Materialstranges bei laufendem Betrieb der Behandlungsanlage die Anpassung der Zugspannung durch Einstellung des Neigungswinkels der Bahn mittels der Verstelleinheit erfolgt.
Der entscheidende Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass aufgrund der Möglichkeit einer Anpassung der Zugkraft im laufenden Betrieb der Behandlungsanlage keine Gefahr einer Beschädigung empfindlicher Materialstränge infolge zu hoher Zugkräfte besteht, da auch bei einem Wechsel von schweren, widerstandsfähigen Materialsträngen auf leichtere empfindliche Stränge im laufenden Betrieb stets ein optimaler Bandzug eingestellt wird. Im Übrigen wird zu den Vorteilen des Verfahrens auf das Vorstehende verwiesen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine aus dem Stand der Technik bekannte Tänzerrollenanordnung für bahnförmiges Material mit einer linear und vertikal verlagerbaren Tänzerrolle in schematischer Seitenansicht,
Fig. 2: eine zweite aus dem Stand der Technik bekannte Tänzerrollenanordnung für bahnförmiges Material mit einer an einer horizontalen Schwinge gehaltenen Tänzerrolle,
Fig. 3: die Tänzerrollenanordnung aus Fig. 1 mit einem Gegengewicht,
Fig. 4: die Tänzerrollenanordnung aus Fig. 2 mit einem Gegengewicht,
Fig. 5: die Tänzerrollenanordnung aus Fig. 2 mit einem Aktor,
Fig. 6: eine Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und zur Einstellung der Zugspannung an bahnförmigem Material mit einer entlang einer zur Vertikalen neigbaren Bahn verlagerbaren Tänzerrolle gemäß einer ersten Ausführung,
Fig. 7: die Vorrichtung aus Fig. 6 mit einem Aktor zur Erhöhung der Zugspannung,
Fig. 8: eine Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und zur Einstellung der Zugspannung an bahnförmigem Material in einer zweiten Ausführung und
Fig. 9: eine Behandlungsanlage für metallische Bänder mit einer Vorrichtung zur Einstellung der Zugspannung und zur Kompensation von Zugschwankungen gemäß Fig. 6.

Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Tänzerrollenanordnung mit einer zwischen zwei Umlenkrollen 110, 120 angeordneten Tänzerrolle 100. Das in einer - nicht im Einzelnen dargestellten - Bandbehandlungsanlage im Wesentlichen horizontal geführte Band M, vorliegend ein Metallband, wird durch die Umlenkrolle 110 aus der horizontalen Richtung in die vertikale Richtung nach unten umgelenkt, umschlingt die Tänzerrolle 100 mit einem Umschlingungswinkel im Bereich von 180° und wird anschließend zur Vertikalen leicht geneigt zur zweiten Umlenkrolle 120 hochgeführt, wo es in die horizontale Richtung umgelenkt wird.
Die Tänzerrolle 100 ist bei der Anordnung der Fig. 1 an einer vertikal ausgerichteten Linearführung 130 verlagerbar, so dass annähernd die gesamte Gewichtskraft der Tänzerrolle 100 und ihrer Lagerung 110a auf das Metallband M wirkt. Dies kann insbesondere bei dünnen und entsprechend empfindlichen Metallbändern zu unzulässig hohen Bandzügen führen.
Das gleiche Problem ergibt sich auch bei der aus dem Stand der Technik bekannten Tänzerrollenanordnung gemäß Fig. 2, bei der die wiederum zwischen zwei Umlenkrollen 210, 220 angeordnete Tänzerrolle 200 am äußeren Ende einer Schwinge 230 auf einem Kreisbahnabschnitt geführt ist, wobei die Schwinge 230 ihrerseits an einem Drehpunkt 240 schwenkbar gelagert ist. Wie in Fig. 2 erkennbar, wirkt auch hier die gesamte Gewichtskraft der Tänzerrolle 200 und ihrer Aufhängung an der Schwinge 230 als Zugkraft auf das Metallband M.
In Fig. 3 ist eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Lösung dargestellt. Hierbei wird die auf das Metallband M wirkende Gewichtskraft der Tänzerrolle 100 und ihrer Lagerung an der Linearführung 130 durch ein Gegengewicht 140 kompensiert, wobei das Gegengewicht 140 derart gewählt sein kann, dass die resultierende auf das Metallband M wirkende Zugkraft dem gewünschten Wert entspricht. Problematisch an dieser Anordnung ist, dass durch das Gegengewicht die träge Masse der Tänzerrollenanordnung entsprechend erhöht ist, so dass bei den Ausgleichsbewegungen der Tänzerrolle 100 die Trägheitskraft sowohl der Tänzerrolle 100 selbst als auch des Gegengewichts 140 überwunden werden muss. Dies führt letztlich dazu, dass Kurzzeitschwankungen im Bandzug trägheitsbedingt nicht in zufriedenstellender Weise ausgeglichen werden können.
Fig. 4 zeigt die Tänzerrollenanordnung aus Fig. 2, wobei hier die Schwinge 230' über den Drehpunkt 240 hinaus verlängert ist, und ein Gewicht 250 entlang der Schwinge 230' derart verlagerbar ist, dass es die durch die Gewichtskraft der Tänzerrolle auf das Band M ausgeübte Zugkraft durch ein entsprechendes Gegenmoment verstärkt oder abschwächt.
Fig. 5 zeigt erneut die Tänzerrollenanordnung aus Fig. 2, wobei hier ein Aktor 260 in Form eines hydraulischen oder pneumatischen Zylinders an der Schwinge 230 angreift und somit in zu Fig. 4 analoger Weise die auf das Band M durch die Tänzerrolle 200 ausgeübte Bandzugkraft verstärkt oder auch abschwächt.
In Fig. 6 ist eine Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und zur Einstellung der Zugspannung an bahnförmigem Material vorliegend einem Metallband M - mit einer entlang einer zur Vertikalen neigbaren Bahn verlagerbaren Tänzerrolle 2 in einer ersten Ausführung dargestellt. Das Metallband M wird hierzu um eine Umlenkrolle 3 geführt und bildet sodann mit der Tänzerrolle 2 eine Bandschlinge mit einen Umschlingungswinkel im Bereich von 180°, bevor es über eine weitere Rolle 1 erneut umgelenkt wird. Vorliegend erfolgt die Umlenkung in eine zur Horizontalen geneigte Richtung. Es versteht sich jedoch, dass eine Umlenkung in die Horizontale oder in eine andere Richtung ebenso möglich ist.
Die neigbare Bahn der Vorrichtung der Fig. 6 ist vorliegend als Linearführung 4 ausgebildet, auf der die Tänzerrolle mittels eines Fahrschemels 2a, auf dem die Lagerböcke der Tänzerrolle angeordnet sind, im Wesentlichen reibungsfrei bewegt werden kann. Die Linearführung 4 kann zur Einstellung des Neigungswinkels ϕ um einen Drehpunkt X mittels einer nicht im Detail dargestellten, einen elektromechanischen Antrieb, insbesondere eine Spindelantrieb, umfassenden Verstelleinheit verschwenkt werden.
Muss also bei gegebenem Bandmaterial und gegebener Banddicke der Bandzug an der Tänzerrolle 2 voreingestellt werden, so wird der Neigungswinkel ϕ für die Lineareinheit 4 derart eingestellt, dass die daraus resultierende Zugkraft F_z dem geforderten Wert entspricht. F_z berechnet sich dabei zu $F_{Z} = G \cdot cosϕ,$
wobei G die Gewichtskraft der Tänzerrolle 2 und ihrer Lagerung und ϕ der Neigungswinkel der Linearführung 4 ist.
Hierdurch ist eine präzise Einstellung des Bandzuges bis zu einem Maximalwert, der durch die Gewichtskraft der Tänzerrolle und ihrer Lagerung bestimmt wird, ohne Einsatz zusätzlicher Gewichte oder Stellmittel möglich. Durch die im Wesentlichen reibungsfreie Lagerung der Tänzerrolle 2 auf der Linearführung 4 können in üblicher Weise Kurzzeitschwankungen im Bandzug ausgeglichen werden.
Vorliegend ist die Verstelleinheit ansteuerbar ausgebildet. Dies bedeutet, dass bei einem Wechsel der Banddicke oder - breite - hier sind die Enden der unterschiedlich dicken oder breiten Bänder aneinander geheftet - auf einen Steuerbefehl der allgemeinen Maschinensteuerung hin die entsprechende Anpassung des Bandzuges durch Änderung der Neigung der Linearführung 4 im laufenden Betrieb einer Bandbehandlungsanlage (vgl. Fig. 9) erfolgen kann.
In Fig. 7 ist die Vorrichtung aus Fig. 6 zusätzlich mit einem Aktor in Form eines pneumatischen Zylinders 5 versehen. Dieser kommt zum Einsatz, wenn der durch die volle Gewichtskraft der Tänzerrolle 2 und ihrer Lagerung erzeugte Bandzug nicht ausreichend ist, was beispielsweise bei der Behandlung dicker und sehr schwerer Metallbänder der Fall sein kann. Wie in Fig. 7 erkennbar, kann zunächst die volle Gewichtskraft der Tänzerrolle 2 und ihrer Lagerung für den Bandzug genutzt werden, wenn ein Neigungswinkel ϕ = 0 eingestellt wird, so dass die Lineareinheit 4 vertikal ausgerichtet ist. Ist der hierdurch erzeugte Bandzug noch nicht ausreichend, so kann über den Aktor 5 eine zusätzliche Kraft auf die Tänzerrolle 2 ausgeübt werden, so dass der Bandzug bis auf das erforderliche Maß verstärkt wird. Die resultierende Bandzugkraft errechnet sich somit zu $F_{Z} ʹ = G + F_{A}$

mit F_A: vom Aktor 5 auf die Tänzerrolle 2 ausgeübte Kraft.

In Fig. 8 ist eine weitere Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und/oder zur Einstellung der Zugspannung an einem Metallband in einer zweiten Ausführung dargestellt. Diese unterscheidet sich von der der Fig. 6 dadurch, dass die Tänzerrolle 2 nicht entlang einer Lineareinheit reibungsfrei bewegt werden kann, sondern an einer Schwinge 6 aufgehängt ist, deren Länge groß gegenüber dem Verstellbereich der Tänzerrolle 2 gewählt ist, so dass die Auslenkungen der Tänzerrolle 2 im Betrieb der Vorrichtung in guter Näherung linear sind. Ein geeignetes Verhältnis zwischen Krümmungsradius und Tänzerrollenauslenkung liegt bei etwa ≥3:1. Die Neigung zur Vertikalen dieser quasi linear auslenkbaren Tänzerrolle 2 kann nun wiederum eingestellt werden, um den gewünschten Bandzug auf das Metallband M auszuüben. Hierzu ist die Aufhängung der Schwinge, d.h. ihr Drehpunkt, entlang einer vorgebbaren Bahnkurve mittels einer nicht dargestellten Verstelleinheit bewegbar.
In Fig. 8 sind zwei unterschiedlich eingestellte Neigungswinkel ϕ, ϕ' dargestellt. Im ersten Fall ist der Fahrschemel 6a der Schwinge 6 in eine untere Position A verfahren, die einem vergleichsweise kleinen Winkel ϕ ≈ 30° entspricht. Die diesem Winkel zuordnenbare Bandzugkraft kann mit F = G · cosϕ berechnet werden. Soll der auf das Metallband M durch die Tänzerrolle 2 ausgeübte Bandzug in bestimmter Weise reduziert werden, so wird der Fahrschemel 6a der Schwinge 6 in eine obere Position B mittels eines Stellantriebs der Verstelleinheit verfahren, die einem vergrößerten Winkel ϕ' ≈ 50° entspricht. Die daraus wiederum resultierende Bandzugkraft F' berechnet sich zu F' = G · cosϕ' und ist kleiner als die zu Position A berechnete Zugkraft F.
Es versteht sich, dass die Bewegung des Fahrschemels 6a durch einen elektromechanischen Antrieb ebenso wie durch einen hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Zylinder (beides nicht dargestellt in Fig. 8) der Verstelleinheit bewirkt werden kann.
Der Vorteil einer vertikal angeordneten Lineareinheit 7, entlang derer der Drehpunkt der Schwinge 6 verlagert werden kann, liegt darin, dass bei der vorliegenden Anordnung mit zwei benachbarten Umlenkrollen 1, 3 der Umschlingungswinkel für die Tänzerrolle 2 im Wesentlichen unabhängig von der Position des Schwingendrehpunktes praktisch konstant gehalten werden kann.
In Fig. 9 ist schließlich eine Behandlungsanlage für metallische Bänder mit einer Vorrichtung gemäß Fig. 6 dargestellt. Hierbei wird das Metallband M, beispielsweise ein Kupfer- oder Kupferlegierungsband, von einer ersten Rolle 10 abgewickelt und zunächst durch einen Ofen 12, beispielsweise einen Glühofen, geleitet. Sodann wird das Band M an der Rolle 3 umgelenkt und bildet mit der Tänzerrolle 2 eine Schlinge, wobei die Tänzerrolle 2 in der im Zusammenhang mit Fig. 6 beschriebenen Weise entlang einer zur Vertikalen um den Winkel ϕ mittels einer von der allgemeinen Maschinensteuerung ansteuerbaren Verstelleinheit (nicht dargestellt) neigbaren Bahn verlagerbar ist. Sodann wird das Metallband um eine weitere Rolle 1 wieder in die Horizontale umgelenkt und schließlich von einer zweiten Rolle 10 aufgewickelt. In der vorliegenden Behandlungsanlage für metallische Bänder ist somit eine präzise Voreinstellung des Bandzuges und seine kontrollierte Änderung bei geänderten Betriebsparametern möglich.
Bei einem Wechsel des Metallbandes M, welcher eine Anpassung des Bandzuges im laufenden Betrieb der Bandbehandlungsanlage der Fig. 9 erfordert, sendet die allgemeine Maschinensteuerung einen entsprechenden Steuerbefehl an die Verstelleinheit für die Einstellung des Neigungswinkels ϕ der neigbaren Bahn, woraufhin diese den Neigungswinkel ϕ entsprechend anpasst, so dass die Tänzerrolle 2 stets einen optimalen Bandzug auf das Metallband M ausübt.

Claims

Vorrichtung zur Kompensation von Zugschwankungen und/oder zur Einstellung der Zugspannung an einem geförderten flexiblen metallischen Materialstrang (M), insbesondere einem Metallband, mit wenigstens einer von dem Materialstrang umschlingbaren beweglichen Tänzerrolle (2), wobei die wenigstens eine Tänzerrolle (2) entlang einer zur Vertikalen neigbaren Bahn (4) verlagerbar ist und wobei der Neigungswinkel (ϕ) der Bahn (4) mittels einer Verstelleinheit einstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit bei laufendem Betrieb ansteuerbar ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Tänzerrolle (2) zwischen zwei Umlenkrollen (1, 3) angeordnet ist, so dass im Betrieb der flexible metallische Materialstrang (M) zusammen mit der Tänzerrolle (2) eine Strangschlinge ausbildet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die zur Vertikalen neigbare Bahn (4) linear ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lager der Tänzerrolle (2) im Wesentlichen reibungsfrei auf einer Linearführung (4) geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit einen elektromechanischen Antrieb, insbesondere einen Spindelantrieb, oder ein Stellglied, insbesondere einen hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Zylinder, umfasst, so dass die Linearführung (4) zur Einstellung des Neigungswinkels (ϕ) um einen Drehpunkt (X) verschwenkbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die zur Vertikalen neigbare Bahn gekrümmt, insbesondere kreisbogenförmig gekrümmt ist, wobei der Krümmungsradius groß gegen die Auslenkung der Tänzerrolle (2) entlang der gekrümmten Bahn gewählt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Lager der Tänzerrolle (2) an einer Schwinge (6) geführt ist, wobei der Drehpunkt der Schwinge zur Einstellung des Neigungswinkels (ϕ) verlagerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit einen Stellantrieb umfasst, so dass der Drehpunkt der Schwinge (6) entlang einer linearen, im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Bahnkurve (7) verlagerbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpunkt der Schwinge (6) mittels des Stellantriebs der Verstelleinheit entlang einer gekrümmten, im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Bahnkurve verlagerbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Tänzerrolle (2) entlang der zur Vertikalen neigbaren Bahn (4) durch Krafteinwirkung eines Aktors (5), insbesondere eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders, verlagerbar ist.
Behandlungsanlage für bahnförmiges metallisches Material mit einer Vorrichtung zur Einstellung der Zugspannung und/oder zur Kompensation von Zugschwankungen bei dem bahnförmigen Material nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zum Betrieb einer Behandlungsanlage für flexible metallische Materialstränge, insbesondere Metallbänder, mit einer Vorrichtung zur Einstellung der Zugspannung und/oder zur Kompensation von Zugschwankungen bei dem Materialstrang (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel des Materialstranges (M) bei laufendem Betrieb der Behandlungsanlage die Anpassung der Zugspannung durch Einstellung des Neigungswinkels (ϕ) der Bahn mittels der Verstelleinheit erfolgt.