AT389654B - Verfahren und spannvorrichtung zum kontinuierlichen richten von insbesondere duennen metallbaendern - Google Patents

Description

Nr. 389654

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Spannvorrichtung zum kontinuierlichen Richten von insbesondere dünnen Metallbändem. Unter dünnen Metallbändem sind im Rahmen der Erfindung Metallbänder mit einer Banddicke bis zu 1 mm zu verstehen. Bei sehr weichen Materialien wie Zink, Aluminium o. dgl. kann die Banddicke allerdings bis zu 3 mm betragen. Für das kontinuierliche Richten metallischer Bänder sind im wesentlichen zwei Verfahren bekannt, nämlich das Zugrecken mit Längung des Metallbandes zwischen zwei Spannrollensätzen durch Zug einerseits und das Streckbiegen des betreffenden Metallbandes über zwei oder mehr Biegerollen zwischen zwei Spannrollensätzen unter Zug andererseits.

Beim Zugiecken welliger Metallbänder werden die verschieden langen Fasern unterschiedlich plastisch gelängt und dementsprechend unterschiedlich verfestigt. Bei dünnen Metallbändem entstehen durch die Zonen unterschiedlicher Festigkeit Restwelligkeiten, die unerwünscht sind. Darüber hinaus ist Bandrißgefahr gegeben, die um so höher ist, je größer der Streckgrad ist Bei Metallbändem mit Bandsäbeln ist das Zugrecken nicht anwendbar, weil ständig Bandrisse auftreten.

Beim Streckbiegen werden die Metallbänder durch kombinierte Zug- und Biegespannungen im Bereich von Biegerollen kleinen Durchmessers planiert. Der hierbei angewandte Bandzug liegt beideutend niedriger als beim Zugrecken. Es können hohe Stieckgrade ohne Bandrißgefahr gefahren werden, wobei auch gleichzeitig die Bandsäbel beseitigt werden. Beim Streckbiegen dünner Metallbänder mit Streckgraden größer als 1 % ergibt sich das Phänomen von Mittenschüsseln, die um so größer werden, je höher der Streckgrad und je größer die Bandbreite sind. Außerdem verbleiben aufgrund der Biegespannungen Restspannungen im Metallband, die z. B. eine Querkrümmung, den sogenannten Cross Bow, entstehen lassen. - Beide Richtverfahren sind für sich zum Richten von dünnen Metallbändem mit geringer Eigensteifigkeit kaum geeignet, insbesondere nicht für Metallbänder mit kleinem E-Modul z. B. Aluminiumbänder im Dickenbereich von 0,1 bis 0,35 mm.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Spannvorrichtung zum kontinuierlichen Richten von insbesondere dünnen Metallbändem der eingangs beschriebenen Art anzugeben, wonach nicht länger Restwelligkeiten, Cross Bow oder Mittenschüsseln entstehen, wonach darüber hinaus unregelmäßig verteilte Restspannungen im Bandquerschnitt oder in der Bandebene eliminiert und Bandrißgefahr beseitigt werden.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren dadurch, daß das jeweilige Metallband durch kombiniertes Streckbiegen und Zugstrecken gerichtet wird. Erfindungsgemäß wird das Metallband zunächst streckbiegegerichtet und anschließend zuggereckt. Dabei erfolgt das Zugrecken vorzugsweise in einem Bandbereich mit entgegengesetzter Bandkrümmung. - Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß Restspannungen beim Zugiecken durch unterschiedlich plastisch gelängte Fasern bzw. Bandzonen erzeugt weiden. In zuglosem Zustand federn die länger gereckten Fasern bzw. Bandzonen mehr als nur die geringfügig gereckten Fasern bzw. Bandzonen zurück. Da insbesondere dünne Metallbänder nur eine minimale Eigensteifigkeit besitzen, resultieren aus diesen unterschiedlichen Rückfederungen, insbesondere bei Metallbändem mit geringem E-Modul, Restwelligkeiten. Ferner geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß beim Streckbiegen sogenannte Mittenschüsseln dadurch entstehen, daß von den Längsbiegespannungen senkrecht zu den Längsbiegespannungen verlaufende Querspannungen hervorgerufen werden. Diese Querspannungen sind in Richtung der Bandbreite am Bandrande null und wachsen zur Bandmitte hin zu einem Maximum an. Im Bandmittenbereich ergeben sich dadurch geringfügig höhere Streckgrade gegenüber den Randzonen. Folglich wird erfindungsgemäß ein welliges Metallband zunächst einem Streckbiegeprozeß mit einem solchen Streckgrad unterworfen, daß sämtliche Welligkeiten und Bandsäbel beseitigt sind. Anschließend wird das Metallband einer Zugreckung mit einem geringen Streckgrad von z. B. 0,2 % bis 0,3 % unterworfen. Hierdurch wird erreicht, daß zur Beseitigung von Welligkeiten bzw. Restwelligkeiten beliebig große Streckgrade gefahren weiden können, ohne daß Bandrißgefahr besteht. Die dadurch auftretenden Mittenschüsseln werden durch das nachfolgende Zugiecken im plastischen Bereich beseitigt. Gleichzeitig werden die aus dem Streckbiegen resultierenden Restspannungen durch die ·. plastische Verformung des Gesamtquerschnittes im Wege des Zugreckens beseitigt. Das nach Lehre der Erfindung behandelte Metallband hat dann praktisch keinerlei Restspannungen mehr.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Spannvorrichtung zur Durchführung des beanspruchten Verfahrens, mit zumindest zwei Spannrollen im Einlauf und zwei Spannrollen im Auslauf, wobei jeder Spannrolle ein Differentialgetriebe zugeordnet ist, die Differentialgetriebe als Überlagerungsgetriebe ausgebildet und die Überlagerungseingänge der Überlagerungsgetriebe von regelbaren Überlagerungsmotoren beaufschlagt sind, und der ferner eine Streckbiegevorrichtung zugeordnet ist Diese Spannvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Spannrollen im Auslauf die Zugreckstrecke bilden. Das Zugrecken erfolgt also - wie das Streckbiegen - zwischen zwei Spannrollen. Bei einer Spannvorrichtung mit jeweils zwei oder vier Spannrollen im Einlauf und Auslauf lehrt die Erfindung, daß im Auslauf die in Bandlaufrichtung erste Spannrolle als Bremsrolle und die zweite Spannrolle bzw. die übrigen Spannrollen als Zugrollen beaufschlagt sind und dadurch zwischen der Bremsrolle und der bzw. den Zugrollen die Zugreckstrecke gebildet ist. Die Streckbiegevorrichtung ist regelmäßig zwischen den Spannrollen im Einlauf und im Auslauf angeordnet, so daß das Streckbiegen zwischen der letzten Spannrolle im Einlauf und der ersten Spannrolle im Auslauf erfolgt. Grundsätzlich kann die Streckbiegevorrichtung aber auch in einem anderen Bandbereich angeordnet sein, beispielsweise zwischen der zweiten und dritten Spannrolle im Einlauf oder im Auslauf, wenn die Spannvorrichtung jeweils vier Spannrollen im Einlauf und im Auslauf aufweist. Ferner besteht bei einer Spannvorrichtung mit jeweils vier Spannrollen im Einlauf und im Auslauf die -2-

Nr. 389654 Möglichkeit, daß im Auslauf die in Bandlaufrichtung beiden ersten Spannrollen als Bremsrollen und die beiden letzten Spannrollen als Zugrollen beaufschlagt sind und dadurch zwischen den Bremsrollen und den Zugrollen die Zugreckstrecke gebildet ist.

Bei der verwendeten Spannvorrichtung sind vorzugsweise die Überlagerungsgetriebe parallel geschaltet an eine gemeinsame Antriebswelle oder Räderkette angeschlossen und ist nach Lehre der Erfindung vorgesehen, daß in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle im Einlauf und/oder der ersten Spannrolle im Auslauf unter Verzicht auf einen Überlagerungsmotor ein Überlagerungsgetriebe mit festgelegtem Überlagerungseingang oder ein Getriebe mit fester Übersetzung zugeordnet ist, welches über die gemeinsame Antriebswelle oder gemeinsame Räderkette von einem Antriebsmotor beaufschlagt ist. Bei einer solchen Spannvorrichtung kann durch einfaches Umschalten eines Überlagerungsmotors die zugeordnete Spannrolle von einer Zugrolle zu einer Bremsrolle gemacht werden. Abgesehen davon funktioniert die dem festem Überlagerungseingang bzw. dem Getriebe mit fester Übersetzung zugeordnete Spannrolle als sogenannter Speedmaster für die gesamte Spannvorrichtung. Dieser Speedmaster kann sich eben sowohl im Einlauf als auch im Auslauf befinden.

Weiter lehrt die Erfindung, daß den die Zugstrecke bildenden Spannrollen Meßeinrichtungen, z. B. Meßräder, zum Erfassen der plastischen Bandlängung in der Zugreckstrecke zugeordnet sind und bei Sollwertabweichung eine Nachregelung zumindest eines der Überlagerungsmotoren der betreffenden Überlagerungsgetriebe unter Zwischenschaltung einer Regeleinrichtung erfolgt. Entsprechendes gilt für den Streckbiegeprozeß. Insoweit lehrt die Erfindung, daß in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle im Einlauf und der ersten Spannrolle im Auslauf Meßeinrichtungen, z. B. Meßräder, zum Erfassen der plastischen Bandlängung durch Streckbiegen zugeordnet sind und bei Sollwertabweichung eine Nachregelung zumindest eines der Uberlagerungsmotoren der betreffenden Überlagerungsgetriebe unter Zwischenschaltung ebenfalls einer Regeleinrichtung erfolgt. Bei Sollwertabweichung im Zuge des Zugreckens und Streckbiegens wird also zumindest ein Überlagerungsmotor an der einen oder anderen Spannrolle bzw. dem zugeordneten Überlagerungsgetriebe nachgeregelt.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin zu sehen, daß ein Verfahren und eine Spannvorrichtung angegeben werden, die in einfacher Weise und bei geringstem vorrichtungsmäßigem Aufwand wahlweise ein Richten der durchlaufenden Metallbänder durch Streckbiegen und/oder Zugrecken ermöglichen. Nach Höhe der Erfindung werden dünne Metallbänder zunächst streckgebogen und nachfolgend zugereckt. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, Metallbänder zunächst durch Zugrecken und anschließendes Streckbiegen zu planieren. Das ist für bestimmte Werkstoffe vorteilhaft, beispielsweise bei Siliciumstahlbändern, bei denen nach dem Richten verbleibende Restspannungen in einem nachfolgenden Glühprozeß bestimmte Texturen erzeugen sollen. Unter Berücksichtung der großen Palette von Metallbändem mit unterschiedlicher Banddicke kann die erfindungsgemäße Spannvorrichtung einerseits für das Richten dünner Metallbänder im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden, andererseits für das Richten dicker Metallbänder lediglich im Wege des Streckbiegens. Hierdurch erübrigen sich zwei getrennte Spannvorrichtungen bzw. Anlagen für einerseits dünne und andererseits dicke Metallbänder. Das Regeln der Streckgrade durch Überlagerungsmotoren ist besonders vorteilhaft, weil diese wegen ihrer geringen Trägheitsmomente außerordentlich schnelle Regelungen gewährleisten. Zweckmäßigerweise werden zunächst alle Überlagerungsmotoren kurz unterhalb des erforderlichen Spannzugniveaus für das Zugrecken gefahren. Ein Überlagerungsmotor übernimmt dann die Regelung des Streckgrades im Zugreckbereich, ein anderer die Regelung im Streckbiegebereich, während die restlichen Überlagerungsmotorcn auf dem ursprünglichen Spannungsniveau verbleiben können.

Jedenfalls können nach Lehre der Erfindung insbesondere dünne Metallbänder so plangerichtet werden, daß nicht länger Restwelligkeiten, Cross Bow oder Mittenschüsseln entstehen bzw. vorhanden sind. Etwa vorhandene unregelmäßig verteilte Restspannungen im Wandquerschnitt oder in der Wandebene werden eliminiert. Bandrißgefahr wird beseitigt

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung in schematischer Darstellung mit im Einlaufbereich befindlichem Speedmaster und gemeinsamer Antriebswelle und

Fig. 2 den Gegenstand nach Fig. 1 mit im Auslaufbereich befindlichem Speedmaster und gemeinsamer Rädeikette.

In den Figuren ist eine Spannvorrichtung für kontinuierlich durchlaufende Bänder, insbesondere dünne Metallbänder, mit zumindest zwei Spannrollen (1, 2 bzw. Γ, 2') im Einlauf und zwei Spannrollen (5, 6 bzw. 5', 6') im Auslauf dargestellt, in welche das betreffende Metallband (9) durch kombiniertes Streckbiegen und Zugrecken gerichtet wird. Bei dieser Spannvorrichtung ist jeder Spannrolle bis auf eine Spannrolle (4) im Einlauf oder eine Spannrolle (5') im Auslauf ein Differentialgetriebe (10) zugeordnet. Die Differentialgetriebe (10) sind als Überlagerungsgetriebe ausgebildet sowie parallel geschaltet nach Fig. 1 an eine gemeinsame Antriebswelle (11) und nach Fig. 2 an eine gemeinsame Räderkette (12) angeschlossen. Die Überlagerungseingänge der Überlagerungsgetriebe sind von regelbaren - drehmomentenregelbaren oder drehzahlregelbaren - Überlagerungsmotoren (13) beaufschlagt. Zwischen den Spannrollen im Einlauf und im Auslauf ist eine Streckbiegevorrichtung (14) angeordnet. Folglich erfolgt bei den dargestellten Ausführungsformen das Streckbiegen des durchlaufenden Metallbandes (9) zwischen der letzten Spannrolle (4 bzw. 4') im Einlauf und der ersten Spannrolle (5 bzw. 5') im Auslauf. Ferner ist vorgesehen, daß zwei -3-

Claims (10)

1. Nr. 389654 Spannrollen (5, 6 bzw. 5', 6') im Auslauf eine Zugreckstrecke (15) bilden. Bei der dargestellten Spannvorrichtung mit vier Spannrollen (1 bis 4) im Einlauf und vier Spannrollen (5 bis 8) im Auslauf ist vorgesehen, daß im Auslauf die in Bandlaufrichtung erste Spannrolle (5 bzw. 5') als Bremsrolle und die übrigen Spannrollen (6 bis 8 bzw. 6' bis 80 als Zugrollen beaufschlagt sind und dadurch zwischen der Bremsrolle (5 bzw. 5') und den Zugrollen (6 bis 8 bzw. 6' bis 8') die Zugreckstrecke (15) gebildet ist, das Zugrecken also mit entgegengesetzter Bandkrümmung erfolgt. Ferner ist in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle (4) im Einlauf und/oder der ersten Spannrolle (5') im Auslauf unter Verzicht auf einen Uberlagerungsmotor ein Überlagerungsgetriebe mit festgelegtem Überlagerungseingang - oder wie dargestellt -ein Getriebe (16) mit fester Übersetzung zugeordnet, welches über die gemeinsame Antriebswelle (11) oder Räderkette (12) von einem Antriebsmotor (17) beaufschlagt ist. Den die Zugreckstrecke (15) bildenden Spannrollen (5), (6) bzw. (5'), (6') sind Meßeinrichtungen (18), (19), z. B. Meßräder, zum Erfassen der plastischen Bandlängung in der Zugreckstrecke (15) zugeordnet. Bei Sollwertabweichung erfolgt eine Nachregelung zumindest eines der Überlagerungsmotoren (13) der betreffenden Überlagerungsgetriebe (10) unter Zwischenschaltung einer Regeleinrichtung. Außerdem ist vorgesehen, daß in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle (4), (4') im Einlauf und der ersten Spannrolle (5), (5') im Auslauf Meßeinrichtungen (20), (19), z. B. Meßräder, zum Erfassen der plastischen Bandlängung durch Streckbiegen zugeordnet sind. Auch in diesem Fall erfolgt bei Sollwertabweichung eine Nachregelung zumindest eines der Überlagerungsmotoren (13) der betreffenden Überlagerungsgetriebe (10) unter Zwischenschaltung einer Regeleinrichtung. In beiden Fällen ist die Regeleinrichtung nicht dargestellt. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum kontinuierlichen Richten von insbesondere dünnen Metallbändem, dadurch gekennzeichnet, daß das jeweilige Metallband durch kombiniertes Streckbiegen und Zugrecken gerichtet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband zunächst streckbiegegerichtet und anschließend zuggereckt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugrecken des Metallbandes in einem Bandbereich mit entgegengesetzter Bandkrümmung vorgenommen wird.
4. 4. Spannvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit zunächst zwei Spannrollen im Einlauf und zwei Spannrollen im Auslauf, wobei jeder Spannrolle ein Differentialgetriebe zugeordnet ist, die Differentialgetriebe als Überlagerungsgetriebe ausgebildet und die Überlagerungseingänge der Überlagerungsgetriebe von regelbaren Überlagerungsmotoren beaufschlagt sind, und mit einer Streckbiegevorrichtung für das kontinuierlich durchlaufende Metallband, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannrollen (5, 6 bzw. 5', 6') im Auslauf eine Zugreckstiecke (15) bilden.
5. 5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, mit jeweils zwei oder vier Spannrollen im Einlauf und Auslauf, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslauf die in Bandlaufrichtung erste Spannrolle (5 bzw. 5') als Bremsrolle und die zweite Spannrolle (6 bzw. 6') bzw. die übrigen Spannrollen (6 bis 8 bzw. 6' bis 8') als Zugrollen beaufschlagt sind und dadurch zwischen der Bremsrolle und der bzw. den Zugrollen die Zugreckstrecke (15) gebildet ist.
6. 6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, mit jeweils vier Spannrollen im Einlauf und Auslauf, dadurch gekennzeichnet, daß im Auslauf die in Bandlaufrichtung beiden ersten Spannrollen (5,6 bzw. 5', 6') als Bremrollen und die beiden letzten Spannrollen (7,8 bzw. T, 8") als Zugrollen beaufschlagt sind und dadurch zwischen den Bremsrollen und den Zugrollen die Zugreckstrecke (15) gebildet ist.
7. 7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle (4) im Einlauf und/oder der ersten Spannrolle (5') im Auslauf unter Verzicht auf einen Überlagerungsmotor (13) ein Überlagerungsgetriebe (10) mit festgelegtem Überlagerungseingang oder ein Getriebe (16) mit fester Übersetzung zugeordnet ist, welches über die Antriebswelle (11) oder Räderkette (12) von einem Antriebsmotor (17) beaufschlagt ist. -4- Nr. 389654
8. 8. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den die Zugreckstrecke bildenden Spannrollen (5, 6 bzw. 5', 6') Meßeinrichtungen (18,19) zum Erfassen der Bandlängung in der Zugreckstrecke zugeordnet sind und bei Sollwertabweichung eine Nachregelung zumindest eines der 5 Überlagerungsmotoren (13) der betreffenden Überlagerungsgetriebe (10) unter Zwischenschaltung einer Regeleinrichtung erfolgt.
9. 9. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Bandlaufrichtung der letzten Spannrolle (4 bzw. 4') im Einlauf und der ersten Spannrollen (5 bzw. 5') im Auslauf
10. 10 Meßeinrichtungen (20,19), z. B. Meßräder, zum Erfassen der Bandlängung durch Streckbiegen zugeordnet sind und bei Sollwertabweichung eine Nachregelung zumindest eines der Überlagerungsmotoren (13) der betreffenden Überlagerungsgetriebe (10) unter Zwischenschaltung einer Regeleinrichtung erfolgt. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 15