本發明涉及用于輸送長形金屬材料特別是帶材、線材、管材和/或異形材的裝置和方法。

背景技術：

de102004047048a1公開了一種用于沿饋送裝置供應長形材料的饋送裝置。所述饋送裝置包括多個具有夾爪的夾緊裝置，所述夾緊裝置能夠在用于夾緊長形材料的夾緊位置和用于釋放所述長形材料的釋放位置之間調節。在夾緊位置上，所述夾緊裝置能夠沿饋送方向移動。

de3208158a1公開了一種用于使金屬帶材的張力保持恒定的鏈牽引和鏈制動裝置。金屬帶材被夾在兩個相對的連續運轉的鏈系統之間。鏈段具有涂層，所述涂層可由彈性涂層形成，并具有附加輪廓。

de4009862a1公開了一種用于牽引和制動金屬帶材的裝置。所述裝置由兩個帶狀張緊元件組成，所述張緊元件位于框架中彼此相對，并繞驅動輥和偏轉輥連續地環行，所述帶材夾在所述張緊元件之間。所述張緊元件以鈦鋁合金制成的無限金屬帶的形式提供。為防止所述金屬帶材和所述連續運動的鈦帶之間發生相對移動，所述鈦帶具有摩擦襯片。所述摩擦襯片可為彈性體。所述兩個張緊元件的驅動輥由驅動組件驅動。

de29909850u1公開了一種用于牽引和制動金屬帶材的裝置。所述金屬帶材在由鏈齒輪驅動的兩個相對的輥塊之間被夾緊及引導。該系統據稱能夠達到高達例如1500米/分鐘的速度。

對現有技術中的牽引或制動裝置來說，恒定的加工速度是這種裝置正常工作的基本前提。彈性摩擦爪或裝置與金屬帶材之間的滑動摩擦只能補償帶材的拉力側和壓力側之間微小的速度差別。

本發明的目的是提供一種長形金屬材料輸送裝置，其在所述長形材料的加工方向上允許移動動力學上有較大程度的可變性。此外，本發明的另一個目的是提供一種合適的方法，以在長形材料的加工中出現不一致性時提供補償的可能性。此外，還提供了一種分別補償不同路徑長度和速度的設備。

技術實現要素：

本發明提供的一個技術方案是一種用于輸送長形金屬材料特別是帶材、線材、管材或異形材的裝置，其包括：具有無限的第一鏈的可控的第一鏈驅動單元；具有無限的第二鏈的可控的第二鏈驅動單元；其中所述第一和第二鏈驅動單元設置成使得長形材料以摩擦接觸從所述第一和第二鏈之間通過，從而當所述第一和第二鏈驅動單元工作時，所述長形材料沿接觸所述長形材料的鏈部分的移動方向移動；可控的第一壓力單元，所述第一壓力單元設置成向所述第一鏈施加朝向所述長形材料的第一壓力；可控的第二壓力單元，所述第二壓力單元設置成向所述第二鏈施加朝向所述長形材料的第二壓力；至少一個可控的調節單元，所述調節單元與所述第一和第二鏈驅動單元中的至少一個機械連接，并設置成在操作中使所述第一和第二鏈驅動單元中的至少一個沿所述長形材料的縱向移動。

所述裝置的優點在于可以通過所述至少一個調節單元來調節加工工藝兩側(即長形材料的入口和出口之間)的不同力和/或張力水平。在這方面，入口一詞表示在饋送方向上位于所述輸送裝置之前(即上游)的長形材料的區域。相應地，出口應理解為在饋送方向上位于所述輸送裝置之后(即下游)的長形材料的區域。因此，所述至少一個調節單元有利地提供了補償長形材料的入口和出口之間的路徑長度和/或速度的差異的可能性。本說明書中的表述“至少一個調節單元”的具體意思是，可以提供同時作用于兩個鏈驅動單元上的一個調節單元，以使所述兩個鏈驅動單元共同移動，或者也可以為每個鏈驅動單元提供相關聯的調節單元。所述至少一個調節單元也可稱為設定裝置。

所述至少一個調節單元能夠使至少一個鏈組件相對于固定部件移動，從而影響長形材料的饋送。因此，由鏈驅動單元傳遞到長形材料的移動和由所述至少一個調節單元傳遞到長形材料的移動疊加形成長形材料的總移動。至于所述長形材料的輸送移動，本發明提出所述移動連續進行并具有可變及可控的速度。所述裝置也可稱為用于長形產品的允許調節速度和路徑的牽引及輸送系統。

本說明書中的表述“長形金屬材料”的意思是其主要延伸方向(縱向)上的長度顯著大于另一個延伸方向的金屬基材料，例如至少大10倍。具體來說，“長形材料”一詞應包括由金屬材料制成的帶材、線材或異形材。“金屬材料”指所有能夠以長形材料的形式加工的材料，例如鋼、高級鋼、輕金屬(例如鋁)、有色金屬(例如銅、黃銅或青銅)以及具有多種金屬成分的合金。一般來說，也可使用塑料形式的長形材料。

根據一個優選實施例，所述第一和第二鏈驅動單元設計成具有相同的結構和操作模式。因此，應理解，除非另有說明，本說明書中描述的關于所述兩個鏈驅動單元中的一個的所有細節也適用于另一個鏈驅動單元。此外，該原則也適用于所述第一和第二壓力單元以及兩個獨立的調節單元(如果有的話)，它們也可具有相同的結構和操作模式。

優選地，所述鏈驅動單元各包括用于驅動鏈組件的獨立電機。所述鏈組件包括多個相互連接的鏈構件，并以無限鏈的形式提供。此外，所述兩個鏈驅動單元可各包括支架、驅動輥和偏轉輥，所述鏈設置成繞所述驅動輥和偏轉輥環行。所述驅動輥和偏轉輥彼此相隔一段距離可旋轉地支撐在第一支架上。所述驅動輥可由電機旋轉驅動，并優選地以形鎖合(form-locking)方式與所述鏈接合以將扭矩從所述電機傳遞到所述鏈。例如，所述電機可以電動或液壓機械的形式提供。優選的，為每個鏈驅動單元提供旋轉驅動對應的鏈組件的獨立電機。優選地，驅動第一鏈組件的電機和驅動第二鏈組件的電機在控制上同步，以使兩個鏈單元以相同的轉速運動。

根據一個實施例，鏈組件包括多個沿周向分布的摩擦構件。所述摩擦構件設計成在所述鏈組件的旋轉運動中與長形材料發生摩擦接觸，從而使夾在兩個相對的鏈組件之間的長形材料沿饋送方向移動。一個鏈構件上可分別設置一個或多個摩擦構件。具體來說，本發明提出所述摩擦構件各包括摩擦襯片，所述摩擦襯片適于所述長形材料的材料，以在所述摩擦襯片和所述長形材料之間產生靜摩擦。參與所述運動的部件的力和材料可調整至使得所述長形材料上基本上只產生靜摩擦，從而降低磨損率并保護所述長形材料的表面。

根據一個更具體的可能實施例，所述摩擦襯片可包括金屬成分，例如銅、黃銅、鐵、灰鐵(以上可為粉末或纖維形式)、礦物纖維和/或鐵、銅、銻、鋅、鉬的硫化物。應理解，所述摩擦襯片也可使用其他材料，例如塑料和/或橡膠。

所述兩個驅動單元的鏈組件各自被相關聯的壓力單元的力加載朝向所述長形材料，從而在所述摩擦構件和所述長形材料之間產生摩擦力。壓力單元可包括多個彼此相鄰平行設置的輥構件，所述輥構件旋轉支撐在載板上。所述輥構件與所述鏈構件背向所述長形材料的一側接觸，并將所述鏈構件加載朝向所述長形材料。具體來說，本發明提出設置彼此相對的第一壓力單元和第二壓力單元，其中由兩個所述壓力單元直接施加在所述長形材料上的力的方向彼此相對。壓力由至少一個致動驅動器產生，例如液壓機械。根據第一種可能性，所述至少一個致動驅動器支撐在固定部件上。或者，所述至少一個致動驅動器可支撐在相對的壓力單元上，從而當所述致動驅動器被致動時，它們被直接加載朝向彼此。

所述致動驅動器可作用在所述載板上，以根據要求以更大或更小的程度將所述載板加載朝向所述長形材料。根據一個實施例，本發明提出在所述長形材料的饋送方向上將所述第一壓力單元和所述第二壓力單元固定于固定部件(例如框架)上。因此，壓力單元只能在法線方向上移動，即朝向所述長形材料或離開所述長形材料。優選地，調節驅動器產生的壓力可個別地設定并可變地控制。具體來說，所述壓力單元中的一個或兩個的壓力可獨立于鏈組件的驅動速度和所述至少一個調節單元的位置和運動而產生。

根據一個實施例，所述至少一個調節單元支撐在固定部件上。通過致動調節單元，在長形材料的主要延伸方向上向與調節單元連接的鏈驅動單元施力。此處的主要延伸方向是指沿長形材料的饋送方向或與之相反的方向，即縱向。支撐及固定所述調節單元的固定部件例如可為驅動器的固定框架。

調節單元可包括線性驅動器。具體來說，所述線性驅動器可以液壓活塞缸單元的形式提供。液壓調節單元的優點是可以動態及快速地控制。在一個更具體的實施例中，所述線性驅動器的第一部分可與固定部件連接，而所述線性驅動器的第二部分可與相關聯的鏈驅動單元連接。所述線性驅動器的速度和/或位置能夠可變地調節。通過致動調節單元，相關聯的鏈驅動單元可相對于固定部件移動，即沿長形材料的饋送方向或相反反向移動。如果控制單元被控制使得驅動單元沿饋送方向移動，則在輸入端產生比輸出端大的拉力。反之亦然，即如果調節單元使驅動單元沿與饋送方向相反的方向移動，則輸入端的拉力小于輸出端。可通過合適的引導件在長形材料的主要延伸方向上在所述固定部件中引導所述兩個驅動單元的縱向位移。

根據一個優選的實施例，提供控制單元以控制長形材料的饋送速度和/或牽引力。優選地，僅提供一個控制單元以控制所述兩個調節單元、所述兩個驅動單元和所述至少一個壓力單元，并且，為此目的，所述控制單元與所述單元形成控制性連接。具體來說，本發明提出，可由控制單元個別地設定每個控制參數。此外，優選地，個別控制參數可在最大值和最小值之間連續地設定。

為使所述長形材料受力均勻從而有均勻的移動，優選地，所述兩個鏈驅動單元同步地驅動，即在所述長形材料的上側和所述長形材料的下側施加相同的力和速度。優選地，同樣的原則也適用于所述兩個壓力單元的控制和/或兩個調節單元(如果使用了兩個調節單元的話)的控制。

根據一個更具體的實施例，所述第一和/或第二驅動單元的至少一部分組件或部件可由輕質結構材料制成，特別是輕金屬或纖維增強塑料。使用輕質結構材料有利于解除調節動力學和/或所述三個單元的致動力。通過制造輕質結構的個別組件或部件，可減少所述設備運作時所需的能量。

此外，上述目的通過提供一種用于加工長形金屬材料的設備來達到，所述設備具有至少一個用于在所述長形材料的饋送方向上連續地加工所述長形金屬材料的工具、以及用于輸送所述長形材料的裝置，所述裝置包括上述實施例中的至少一個。

所述設備具有與所述裝置相同的優點，請參閱以上說明。所述設備能夠補償不同設備部件之間的速度和路徑長度的差異，例如在設置在所述裝置之前或之后的設備部件之間。通過使用上述設備，可以對所述長形材料進行兩個要求不同饋送速度的連續的加工工藝。

根據第一種可能性，所述輸送裝置可在所述長形材料的饋送方向上設置在所述工具之后(即下游)，從而所述裝置向所述長形材料施加牽引力，以牽引所述長形材料通過所述工具。根據第二種可能性，所述裝置也可在所述長形材料的饋送方向上設置在所述工具之前(即上游)，從而所述裝置向所述長形材料施加朝向所述工具的壓力，以推動所述長形材料通過所述工具。如上所述，所述裝置也可設置在兩個工具之間，所述工具也可稱為設備部件。

原則上，所述工具可為任何用于加工長形材料的工具，例如滾壓工具、切削工具、涂覆工具、成形(整形)工具和/或壓花工具。所述工具特別適合與滾壓工具聯用以減小帶材的厚度，這導致在所述滾壓工具的入口和出口之間有不同的速度。一種特殊類型的滾壓是柔性滾壓，其可使帶材沿長度方向具有可變的板材厚度。入口處的速度是可變的，但經過柔性滾壓的帶材在所述滾壓工具的出口側的速度幾乎是恒定的。因此，所述裝置特別適合用于柔性滾壓設備中，其中所述裝置可設置在所述柔性滾壓工具的上游和/或下游。在這方面，出口側的幾乎恒定的速度應包括5％以內的速度變化。

此外，上述目的通過提供一種用于輸送長形金屬材料特別是帶材、線材、管材或異形材的方法來達到，所述方法使用具有兩個鏈驅動單元、兩個壓力單元和至少一個調節單元的裝置，其中所述長形材料以摩擦接觸被引導從所述兩個鏈驅動單元之間通過，所述兩個壓力單元用于將鏈部分加載朝向所述長形材料，所述至少一個調節單元用于使所述鏈驅動單元沿所述長形材料的縱向位移，所述方法包括以下步驟：

驅動所述兩個鏈驅動單元，其中所述兩個鏈驅動單元的摩擦構件與所述長形材料發生摩擦接觸，從而將所述長形材料夾在相對的摩擦構件之間，并使所述長形材料與所述摩擦構件共同移動；在所述裝置之前和/或之后確定影響所述長形材料的輸送的所述長形材料的至少一個物理過程值；將所確定的所述物理過程值考慮在內，計算影響所述長形材料的輸送的所述長形材料的物理目標值；根據所計算的物理目標值控制所述至少一個調節單元，從而沿所述長形材料的縱向相對于固定部件可變地調節所述兩個鏈驅動單元，其中由所述鏈驅動單元傳遞到所述長形材料的第一移動和由所述至少一個調節單元傳遞到所述兩個鏈驅動單元的第二移動互相疊加，并導致所述長形材料的總移動。

所述方法提供了上述補償用于加工長形產品的設備部件之間的速度和路徑長度的差異的優點。

根據一個更具體的實施例，可在所述裝置之前確定第一物理過程值，例如所述長形材料的進入速度和/或進入力，并可在所述裝置之后確定第二物理過程值，例如所述長形材料的退出速度和/或退出力。

所述方法還可包括以下步驟：將所述第一和第二物理過程值考慮在內，控制由所述兩個壓力單元間接地施加在所述長形材料上的壓力。

在一個優選實施例中，所述兩個鏈驅動單元、所述兩個壓力單元和所述至少一個調節單元彼此獨立地控制。

總的來說，可通過所述方法控制所述裝置，以使得所述長形材料的速度和/或力以適當的方式符合上游和/或下游工藝的要求。例如，可控制所述至少一個調節單元以使得，在一側(即入口側或出口側)，施加在所述長形材料上的縱向力等于零，而在另一側，施加對應的工藝所需的標稱牽引力。將牽引力設定為零的好處在于不需要另一個裝置來施加基本張力。應理解，也可將牽引力設定為零到所述標稱力之間的其他數值。

以下將結合附圖說明一個優選的實施例。

附圖說明

圖1示出本發明的用于輸送長形材料的裝置，其中所述裝置位于第一工作位置。

圖2示出圖1中所示的裝置，其中所述裝置位于第二工作位置。

具體實施方式

以下將共同描述圖1和圖2，其示出根據本發明的用于輸送長形材料3的裝置2，所述裝置也可稱為輸送裝置。在本實施例中，所述裝置2設置于兩個加工工藝p1、p2之間。第一加工工藝p1在所述長形材料3的饋送方向上位于所述輸送裝置之前，其以第一方式加工所述長形材料3，而第二加工工藝p2位于所述輸送裝置2之后，其以第二方式加工所述長形材料。

長形材料應理解為其主要延伸方向(縱向l)上的長度比另一個延伸方向(寬度和/或厚度的方向)大至少10倍的材料。具體來說，長形材料可為由金屬材料制成的帶材、線材或異形材。例如，金屬材料可為鋼、高級鋼、輕金屬(例如鋁)、有色金屬(例如銅、黃銅或青銅)以及具有多種金屬成分的合金。

加工工藝p1、p2及其使用的工具的設計根據所述長形材料3的類型來決定。加工工藝也可稱為工作過程。如果使用金屬基的帶材作為長形材料，所述兩個加工工藝p1、p2中的至少一個或兩個可例如為滾壓、切削、涂覆、成形和/或壓花工藝。在這種情況下，兩個加工工藝p1、p2可臨時地以不同的工藝速度來加工所述長形材料。例如，可臨時地以比隨后的切割工藝較快或較慢的速度來進行滾壓工藝。

設置在所述兩個加工工藝p1、p2之間的裝置2允許根據對應的加工工藝p1、p2來可變地調節在所述輸送裝置的入口4和出口5處施加于所述長形材料3上的力f4、f5。

在本實施例中可見，所述輸送裝置2設置在兩個加工工藝p1、p2之間。但應理解，所述裝置2也可用于只有一個加工工藝并且只有一個設備部件的設備中。例如，所述裝置2可設置于用于加工所述長形材料3的單一加工工具之前或之后。由于其能對長形材料施加拉力的特性，所述裝置2可取代原本是必需的卷取機。

以下更詳細地說明所述裝置2的設計和操作模式。所述裝置2包括多個成對協同運作的功能單元，即第一和第二鏈驅動單元6、6’，第一和第二壓力單元7、7’，以及第一和第二調節單元8、8’。還提供了控制單元(圖中未示出)以控制影響輸送的輸送參數，特別是長形材料3的饋送速度v3和/或拉力f4、f5。

所述兩個鏈驅動單元6、6’各包括支架9、9’，驅動輥10、10’，偏轉輥11、11’，連續鏈12、12’，和電機13、13’。所述驅動輥10、10’和偏轉輥11、11’彼此相隔一段距離地設置在所述支架9、9’上，以繞各自的旋轉軸a10、a11旋轉。驅動輥10、10’可由相關聯的電機13、13’旋轉驅動，并將由所述電機引入的扭矩傳遞至對應的鏈12、12’。為此目的，所述驅動輥10、10’可具有適合的形接合(form-engaging)裝置，所述形接合裝置與鏈12、12’上對應的形接合裝置形鎖合地接合。所述電機例如可為電動馬達或液壓馬達。為了在長形材料3的上端和下端取得均勻的驅動條件和引入均勻的力，用于驅動第一鏈單元6的第一電機和用于驅動第二鏈單元6’的第二電機13’同步地驅動，以使得兩個鏈單元6、6’以相同的轉速v12、v12’運動。

鏈12、12’各包括多個互相連接的鏈構件14、14’。每個鏈構件14、14’可包括一個或多個摩擦構件15、15’，所述摩擦構件15、15’設計成在鏈組件12、12’的環行運動中與長形材料3發生摩擦接觸，從而使夾在兩個相對的鏈組件12、12’之間的長形材料3沿饋送方向r3移動。摩擦構件15、15’可各包括摩擦襯片，所述摩擦襯片的摩擦材料根據長形材料的材料來選定，以在所述摩擦襯片和長形材料之間形成靜摩擦。為輸送由鋼制成的長形材料，所述摩擦襯片可具體包括金屬成分，例如銅、鐵、灰鐵(以上可為粉末或纖維形式)、和/或礦物纖維和/或鐵、銅、銻、鋅、鉬的硫化物，這些金屬成分可包含在支架材料中。

與長形材料3摩擦接觸的鏈部分16、16’被相關聯的壓力單元7、7’以壓力f7、f7’加載朝向所述長形材料3，即沿所述長形材料的法線方向。由圖中可見，兩個壓力單元7、7’設置成使得所述壓力f7、f7’朝向彼此的方向。所述壓力的強度能夠可變地調節，從而摩擦構件15、15’和長形材料3之間的摩擦力也是可變的，所述摩擦力由法向力決定。

壓力單元7、7’個包括數個輥構件17、17’，所述輥構件17、17’可旋轉地支撐在載板18、18’上。輥構件17、17’作用于鏈構件14、14’背離長形材料3的一側上，并將所述鏈構件加載朝向所述長形材料3。壓力f7、f7’由至少一個致動驅動器(圖中未示出)產生，例如由液壓機械產生。所述致動驅動器也可稱為動力驅動器或設定驅動器，其與控制輸送過程的電控制單元控制性地連接。具體來說，本發明提出，壓力f7、f7’的強度可由控制單元根據要求在最大值和最小值之間可變地控制/調節。在一個優選實施例中，第一壓力單元7的致動驅動器和第二壓力單元7’的致動驅動器同步操作，從而使從相對的兩側作用在長形材料上的力f7、f7’相等。兩個壓力單元7、7’可固定于固定部件，例如框架，從而在長形材料的饋送方向r3上固定。根據另一個實施例，壓力單元7、7’可通過一個或多個動力驅動器被加載朝向彼此，所述動力驅動器均同時支撐在兩個壓力單元上。

為了在輸送裝置的入口側4和出口側5之間產生補償效應，為每個鏈驅動單元6、6’提供調節裝置8、8’，通過所述調節裝置8、8’，相關聯的鏈驅動單元能夠沿長形材料的縱向l移動。根據另一個實施例，也可以只提供一個調節單元來同時驅動地作用于兩個鏈驅動單元。

調節單元8、8’以液壓活塞缸單元的形式提供。應理解，也可使用其他線性驅動器，例如軸驅動器。調節單元8、8’具有可調節的(即可變的)長度，其中第一部分19、19’與固定部件20、20’連接并/或支撐在固定部件20、20’上，且其中第二部分21、21’與相關聯的鏈驅動單元6、6’連接以向其傳力。調節單元8、8’的速度和/或位置可由控制單元可變地設定。

調節單元8、8’設計成使對應的相關聯鏈驅動單元6、6’相對于固定部件20、20’移動，即沿長形材料3的饋送方向r3或與之相反。通過致動調節單元8、8’，在對應的鏈驅動單元6、6’上施加致動力f8、f8’，所述致動力f8、f8’影響長形材料在入口4和出口5處的拉力。此外，鏈驅動單元6、6’整體以設定速度v6、v6’相對于固定部件20、20’移動，所述設定速度v6、v6’對應于調節單元8、8’的線性設定速度v8、v8’。當調節單元8、8’被致動時，由鏈驅動單元6、6’傳遞到長形材料3的第一移動及對應的速度v12、v12’和由兩個調節單元8、8’傳遞到鏈驅動單元6、6’的第二移動及對應的速度v8、v8’互相疊加，從而導致長形材料3的總移動及對應的速度v3。

根據一種可能的控制方法，鏈驅動單元6、6’設定長形材料3的至少一個基本上恒定的基本速度v12、v12’，而調節單元8、8’動態地調節該速度以控制輸送過程。為此目的，液壓調節單元是特別適合的，因為它們能夠快速而動態地控制。例如，可以使用入口側的速度v4和/或拉力f4、和/或出口側的速度v5和/或拉力f5作為控制輸送過程的輸入參數。在此基礎上，可確定由鏈驅動單元6、6’施加在長形材料3上的拉力的標稱值(目標值)，根據該標稱值來相應地控制鏈驅動單元的電機13、13’、壓力單元7、7’的驅動器和調節單元8、8’。

如果控制調節單元8、8’以使得鏈驅動單元6、6’沿饋送方向r3移動(即從圖1中所示的位置移動到圖2中所示的位置)，則在長形材料3的入口側4處產生的拉力f4大于出口側5處。反之亦然，即，如果調節單元8、8’使鏈驅動單元6、6’沿與饋送方向r3相反的方向移動(即從圖2中所示的位置移動到圖1中所示的位置)，則入口側4處的拉力f4小于出口側5處。可通過適當的引導件(圖中未示出)在固定部件20、20’中引導兩個鏈驅動單元6、6’，從而使其能夠沿長形材料3的縱向位移。

本發明的輸送裝置2以及其可實施的方法可用于可變地調節和控制工藝兩側4、5的不同力和/或拉伸水平。因此，可以補償入口4和出口5之間的路徑長度和/或速度。

附圖標記列表

2：裝置

3：長形材料

4：入口

5：出口

6、6’：鏈驅動單元

7、7’：壓力單元

8、8’：調節單元

9、9’：支架

10、10’：驅動輥

11、11’：偏轉輥

12、12’：鏈

13、13’：電機

14、14’：鏈構件

15、15’：摩擦構件

16、16’：鏈部分

17、17’：輥構件

18、18’：載板

19、19’：部分

20、20’：固定部件

21、21’：部分

a：軸

f：力

l：縱向

p：工藝

r：饋送方向