DE10218959B4

DE10218959B4 - Vorrichtung zum Einstellen des maximal übertragbaren Zugkraftverhältnisses eines Bandes im Reibschluß mit einem S-Umlenkrollenpaar

Info

Publication number: DE10218959B4
Application number: DE2002118959
Authority: DE
Inventors: Hans Georg Dr. 50259 Hartung
Original assignee: SMS Siemag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2002-04-27
Filing date: 2002-04-27
Publication date: 2011-07-28
Anticipated expiration: 2022-04-28
Also published as: DE10218959A1

Abstract

Vorrichtung zum Einstellen des maximal übertragbaren Zugkraftverhältnisses Z1/Z2 eines Bandes (B1) im Reibschluß mittels Umschlingung eines S-Umlenkrollenpaares (1, 2), wobei die Rollen (1, 2) das max. übertragbare Zugkraftverhältnis Z1/Z2 aufbringen, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Rollen (1, 2) verschiebbar und anstellbar ausgeführt wird, wobei Mittel zur Erhöhung der Umschlingungswinkel an beiden Rollen (1, 2) durch variables Einstellen des parallelen Abstandes (A) beider Rollen (1, 2) vorhanden sind, wobei eine die Rotationsachse der ablaufseitigen Rolle (2) mit dem Ablaufpunkt (P2) verbindende Ebene (E2) und eine die Rotationsachse der zulaufseitigen Rolle (1) mit dem Zulaufpunkt (P1) verbindende Ebene (E1) den Abstand (A) definieren und wobei Mittel zur Reduzierung des Abstands (A) vorhanden sind, bis die Rollen (1, 2) aneinander gedrückt sind in der Weise, dass bei Bandstillstand ohne Andrückrollen (3) hohe Züge aufrechterhaltbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen des maximal übertragbaren Zugkraftverhältnisses Z₁/Z₂ eines Bandes im Reibschluss mittels Umschlingung eines S-Umlenkrollenpaares, wobei die Rollen das maximal übertragbare Zugkraftverhältnis Z₁/Z₂ aufbringen.
In Bandanlagen werden zur Endbehandlung durchlaufend transportierter Bänder, bspw. zur Oberflächen-Veredelung bzw. Beschichtung und/oder zur Verbesserung der Planheit, unterschiedliche prozessrelevante Arbeitsschritte in Anlagenbereichen bzw. Anlagenteilen zur kontinuierlichen Herstellung der Endprodukte aneinandergereiht. Dabei erfordern einige Prozessabschnitte spezifische Bandzüge für einen sicheren Betrieb zugehöriger Anlagenteile, die von Prozessteil zu Prozessteil unterschiedlich bis sehr unterschiedlich sein können.
Bspw. ist es erforderlich, den Bandzug in einem Streckrichter soweit anzuheben, bis eine plastische Bandstreckung erreicht ist. Dahinter liegende Prozessabschnitte können hingegen das Absenken des Bandzuges erfordern, um eine Minimalausstattung der Hilfsaggregate in der Anlagentechnik zu ermöglichen.
Es werden verschiedene Techniken angewendet, um Bandzüge am kontinuierlich beweglichen Band zu verändern. Hierunter fallen bspw.:

a) Klemmrollen, z. B. bei Treibern,
b) Klemmbacken,
c) S-Umlenkrollenpaare/Bridlerrollen
d) Umlaufgerüste
e) Andrückrollen
f) Biegerollen

Klemmrollen, bspw. an Treibern, sind paarweise mit ihren Achsen in einer Ebene senkrecht zur Bandlaufrichtung angeordnet und werden mit definierter Klemmkraft auf ein Band gedrückt. Im Zusammenwirken mit einem z. B. in Linie befindlichen, den Bandzug beeinflussenden Aggregat kann durch eine Differenz der Bandgeschwindigkeiten zweier Treibereinheiten eine regelbare Zugdifferenz erzeugt werden. Dabei ist die Bandzugerhöhung begrenzt und im wesentlichen vom Zusammenwirken der Klemmkraft mit der Oberflächenstruktur der Rollen des Bandes und der Wirkung eines Trennmittels und damit von der übertragenen Reibung abhängig.
Die mittels eines S-Umlenkrollenpaares übertragbare Zugkraft resultiert aus der Erhöhung der Umschlingungswinkel, wobei eine Umschlingung des Bandes um zwei aufeinanderfolgende Umlenkrollen mit jeweils mehr als 180° verwirklicht wird. Nach Maßgabe der Rollenoberflächenstrukturen lassen sich Zugspannungserhöhungen mit einem Faktor von e^μα erzielen, wobei α der tatsächliche Umschlingungswinkel und μ die übertragbare Reibungszahl ist.
Die Bauart eines S-Umlenkrollenpaares erfordert eine Anordnung von zwei Umlenkrollen, die sich nicht berühren und jeweils mit vorbestimmter Umlaufgeschwindigkeit angetrieben sind.
Umlaufgerüste weisen endlos umlaufende Ketten auf, die im Bereich des Bandkontaktes mit Anpresskraft das Band in Transportrichtung ziehen. Im Zusammenwirken mit einer zugerzeugenden Vorrichtung können enorme Zugkräfte erreicht werden.
Andrückrollen werden eingesetzt, um an bestehenden mit Differenzgeschwindigkeit laufenden Rollen durch Erhöhung der Anpresskräfte die über Reibung erreichbaren Tangentialkräfte weiter zu erhöhen.
Biegerollen schließlich erhöhen über Biegeverluste die benötigten Bandzüge, um ein Band durch eine Biegerolleneinheit hindurchzuziehen. Sie werden jedoch in der Regel nicht als zugerhöhende Mittel eingesetzt, sondern dienen vielmehr zur Beeinflussung der Band-Planlage.
Die deutsche Offenlegungsschrift 24 18 157 beschreibt eine Vorrichtung zum Inspizieren der Planheit von Bandmaterial in Bandbehandlungsanlagen oder Scherenlinien, insbesondere hinter Streckrichtanlagen, bei der zwischen den S-Rollenständen der Bandlauf angehalten und das Band in einer Schlinge auf einen Inspektionstisch oder eine Richtplatte geworfen wird.
Die deutsche Auslegeschrift 27 23 720 beschreibt eine Streckbiegeanlage für Metallbänder mit jeweils einem Paar vor und hinter einer Wechselbiegevorrichtung angeordneten, angetriebenen Walzen, die beidseitig auf das Band einwirken, dieses einer Druckbelastung unterwerfen und gleichzeitig eine bestimmte, einstellbare Zugkraft auf das Band ausüben.
Das Dokument DE 199 39 860 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Planheit von metallischen Blechen, insbesondere von Blechen aus Aluminiumlegierungen, bei welchem ein Blech durch Zug zwischen zwei Spannbacken bis zu einer kontrollierten bleibenden Längung von mehr als 0,5% und vorzugsweise mehr als 1% gestreckt und dabei während wenigstens eines Teils der Dauer dieser Streckung ein Querauflager auf wenigstens einer der Seiten des Bleches aufrecht erhalten wird.
Das Dokument GB-A 2 066 120 beschreibt eine Technik zur Beeinflussung der Planheit von Blechen, wobei diese aus einer Kombination durch Walzen und durch Streckung besteht. Durch eine Relativbewegung zwischen dem Blech, das an seinen Enden zwischen zwei Spannbacken fixiert ist, und einem Satz parallel abwechselnd unterhalb und oberhalb des Bleches angeordneten Walzen wird ein Planheitseffekt durch Walzen und durch Zug ausgeübt, von denen jeder auf eine andere Weise zu einer bleibenden Materialverformung jenseits einer Elastizitätsgrenze führt. Die durch diese Technik erzielbare bleibende Verformung des Bleches ist jedoch sehr gering und bleibt in der Größenordnung zwischen 0,1 und 0,2% pro Arbeitsgang, weil sie überwiegend durch die Wirkung der Biegung über eng benachbarte Walzen erzielt wird und der Beitrag der Zugspannung an der Verformung gering ist.
Weitere ähnliche Lösungen sind in der DE 77 16 197 U1 , in der FR 2 169 030 B1 , in der DE 75 20 462 U , in der DE 41 13 876 C1 , in der DE 36 11 945 A1 , in der DE 199 33 610 A1 , in der DE 196 45 599 A1 und in der JP 04-251 608 AA beschrieben.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Einstellen des übertragbaren Zugkraftverhältnisses eines Bandes im Reibschluss mit einem S-Umlenkrollenpaar ohne zusätzliche Aggregate oder Rollenkontakte, ohne Änderung des Bandlaufs infolge von dessen Einstellung, sowie unter Vermeidung eines Zusammenbruchs des Reibschlusses bei Überlastung des Bandzuges anzugeben, und zwar sowohl beim Transport als auch beim Stillstand des Bandes.
Zur Lösung der Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, dass eine der Rollen verschiebbar und anstellbar ausgeführt wird, wobei Mittel zur Erhöhung der Umschlingungswinkel an beiden Rollen durch variables Einstellen des parallelen Abstandes beider Rollen vorhanden sind, wobei eine die Rotationsachse der ablaufseitigen Rolle mit dem Ablaufpunkt verbindende Ebene und eine die Rotationsachse der zulaufseitigen Rolle mit dem Zulaufpunkt verbindende Ebene den Abstand definieren und wobei Mittel zur Reduzierung des Abstands vorhanden sind, bis die Rollen aneinander gedrückt sind in der Weise, dass bei Bandstillstand ohne Andrückrollen hohe Züge aufrechterhaltbar sind.
Durch die Verstellung wird zum einen eine Vergrößerung des Umschlingungswinkels erreicht. Dies ist vor allem bei dicken Bändern zur Verringerung der Winkelverluste und damit für die max. übertragbare Zugänderung wichtig. Wenn die beiden Rollen im Ab- und Auflaufpunkt des Bandes aufeinandergedrückt werden, kann die radiale Kraftkomponente erhöht und damit der aufbringbare Zug vergrößert werden.
Zu diesem Zweck sind Mittel zur Erhöhung der Umschlingungswinkel an beiden Rollen durch variables Einstellen des parallelen Abstandes beider Rollen vorgesehen, wobei eine die Rotationsachse der ablaufseitigen Rollen mit dem Ablaufpunkt verbindende Ebene und eine die Achse der zulaufseitigen Rollen mit dem Zulaufpunkt verbindende Ebene den Abstand definieren.
Zur weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel vorgesehen zur Erzeugung einer Differenz der Antriebsgeschwindigkeiten der Rollen, insbesondere durch Erhöhung der Transportgeschwindigkeit der ablaufseitigen Rolle gegenüber der Transportgeschwindigkeit der zulaufseitigen Rolle. Bei Aufbringen einer Differenz der Antriebsgeschwindigkeiten kann so die maximal übertragbare Zugkraft des Bandes erreicht werden. Zweckmäßig ist hierbei, das beiden Rollen Mittel zur Regelung der Differenz der Antriebsgeschwindigkeit zugeordnet sind.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht weiter vor, dass die Vorrichtung wenigstens eine Messstrecke, insbesondere Dehnungsmessstrecke, zum Messen der Zugspannung, insbesondere im Zusammenwirken mit Mitteln zum Bestimmen der Transportgeschwindigkeit des Bandes besitzt. Mit Hilfe solcher Messmittel lassen sich die Betriebszustände für beispielsweise das Einstellen der maximalen Zugkraft reproduzierbar optimieren.
Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, dass zur Erhöhung der Anpresskäfte des Bandes an die mit Geschwindigkeitsdifferenz V₁/V₂ umlaufend angetriebenen Rollen Andrückrollen angeordnet sind.
Zweckmäßig ist, dass wenigstens eine der Rollen mit einem einen erhöhten Reibungskoeffizienten erzeugenden Belag ausgestattet ist, wobei dieser Rollenbelag aus elastischem Material wie Gummi oder Kunststoff bestehen kann.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Erläuterung eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
1 ein S-Umlenkrollenpaar mit einem zulaufenden und ablaufenden Band;
2 ein gegeneinander verschobenes S-Umlenkrollenpaar.
1 zeigt eine Vorrichtung zum Einstellen eines übertragbaren Zugkraftverhältnisses Z₁/Z₂ eines Bandes B mit Reibschluss mit einem S-Umlenkpaar von Rollen 1, 2. Die Rollen 1, 2 erzeugen infolge einer abhängig vom Bandzug Z₁ des zulaufenden Bandes B₁ bewirkten Flächenpressung, sowie nach Massgabe eines von der Werkstoffpaarung Band/Rolle und fallweise eines trennmittelsabhängigen Haftreibungskoeffizienten ein maximal übertragbares Zugverhältnis Z₁/Z₂. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt mit den Antrieben A₁, A₂ der beiden Rollen 1, 2 zusammenwirkbare Mittel K₁, K₂ zur Regelung einer Differenz V₁/V₂ der Antriebsgeschwindigkeiten der Rollen.
Weiterhin besitzt die Vorrichtung Mittel zur Erhöhung der Umschlingungswinkel C₁, C₂ an beiden Rollen 1, 2 durch variables Einstellen des Abstandes A beider Rollen, wobei eine die Rotationsachse der ablaufseitigen Rolle 2 mit dem ablaufseitigen Punkt P₂ verbindende Ebene E₂, und eine die Rotationsachse der zulaufseitigen Rolle 1 mit dem Zulaufpunkt P₁ verbindende Ebene E₁ den Abstand A definiert. Die Verschiebbarkeit der S-Umlenkrollen mit einem geänderten Abstand ΔA auf einen Abstand A min. ist in 2 dargestellt. Im Abstand A min sind die Umlenkrollen 1 und 2 in der Weise aneinander andrückbar, dass bei Bandstillstand ohne Andrückrollen 3 hohe Bandzüge aufrechterhalten werden können.
Mit erhöhten Umschlingungswinkeln C₁, C₂ Rolle/Band wird auch die übertragbare Zugkraft infolge von erhöhtem Haftreibungsschluß vergrößert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich daraus, dass sie wenigstens eine Meßstrecke, und insbesondere eine Dehnungsmeßstrecke D₁, D₂ zum Messen der Zugspannungen Z₁, Z₂ besitzt, insbesondere in Kombination mit Mitteln zur Bestimmung der Transportgeschwindigkeiten V₁, V₂ der Rollen 1, 2.
Da beide Rollen 1, 2 mit vorgebbarer Transportgeschwindigkeit V₁, V₂ und bevorzugt mit einer Differenz dieser Geschwindigkeiten umlaufen, besitzen sie Kontrollmittel K₁, K₂ für ihre Antriebe A₁, A₂.
Darüber hinaus kann das übertragbare Zugkraftverhältnis Z₁/Z₂ des Bandes B₁ bzw. B₂ mit Hilfe einer Beschichtung der Rollen aus weichelastischem Material wie Gummi oder Kunststoff erhöht werden. Und schließlich kann die Zugkraft Z₁ durch Anordnung einer eine Bremskraft ausübenden Andruckrolle 3 bis zum Blockieren des Systems erhöht werden.

Claims

Vorrichtung zum Einstellen des maximal übertragbaren Zugkraftverhältnisses Z₁/Z₂ eines Bandes (B₁) im Reibschluß mittels Umschlingung eines S-Umlenkrollenpaares (1, 2), wobei die Rollen (1, 2) das max. übertragbare Zugkraftverhältnis Z₁/Z₂ aufbringen, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Rollen (1, 2) verschiebbar und anstellbar ausgeführt wird, wobei Mittel zur Erhöhung der Umschlingungswinkel an beiden Rollen (1, 2) durch variables Einstellen des parallelen Abstandes (A) beider Rollen (1, 2) vorhanden sind, wobei eine die Rotationsachse der ablaufseitigen Rolle (2) mit dem Ablaufpunkt (P₂) verbindende Ebene (E₂) und eine die Rotationsachse der zulaufseitigen Rolle (1) mit dem Zulaufpunkt (P₁) verbindende Ebene (E₁) den Abstand (A) definieren und wobei Mittel zur Reduzierung des Abstands (A) vorhanden sind, bis die Rollen (1, 2) aneinander gedrückt sind in der Weise, dass bei Bandstillstand ohne Andrückrollen (3) hohe Züge aufrechterhaltbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, Mittel zur Erzeugung einer Differenz der Antriebsgeschwindigkeiten der Rollen (1, 2), insbesondere durch Erhöhung der Transportgeschwindigkeit (V₂) der ablaufseitigen Rolle (2) gegenüber der Transportgeschwindigkeit (V₁) der zulaufseitigen Rolle (1).
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Rollen (1, 2) Mittel zur Regelung der Differenz der Antriebsgeschwindigkeiten (V₁, V₂) zugeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens eine Messstrecke und insbesondere eine Dehnungsmessstrecke (D₁, D₂) zum Messen der Zugspannung (Z₁, Z₂), insbesondere im Zusammenwirken mit Mitteln zur Bestimmung der Transportgeschwindigkeit des Bandes (B).
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Anpresskräfte des Bandes (B) an die mit Geschwindigkeitsdifferenz (V₁/V₂) umlaufend angetriebenen Rollen (1, 2) Andrückrollen (3) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Rollen (1, 2) mit einem einen erhöhten Reibungskoeffizienten erzeugenden Belag ausgestattet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollenbelag aus einem elastischen Material wie Gummi oder Kunststoff besteht.