WO2010025884A1 - Verfahren und vorrichtung zur verbesserung mechanischer eigenschaften von magnetisch aktivierbaren materialien - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften von magnetisch aktivierbaren Materialien (14) umfassen wenigstens eine Fördereinrichtung (1, 1a; 5, 5a; 9, 9a; 13, 13a) zur Förderung des Materials (14) durch einen Bearbeitungsbereich. Im Bearbeitungsbereich wird das Material infolge der Aufbringung einer Kraft verformt. Dadurch, dass die Kraft im Bearbeitungsbereich durch wenigstens ein Magnetfeld (A, B) berührungslos und/oder durch wenigstens eine Ultraschalleinrichtung (8) aufgebracht wird, wird ein Richtprozess oder Materialveredelungsprozess für Metallbänder und Metalltafeln geschaffen, der den Erfordernissen aller miteinander verknüpften vor- und nachgelagerten Bearbeitungsprozessen gerecht wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften von magnetisch aktivierbaren Materialien

Beschreibung

Bezug zu verwandten Anmeldungen

[0001] Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2008 045 743.4, hinterlegt am 4. September 2008, deren Offenbarungsge- halt hiermit ausdrücklich auch zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Gebiet der Erfindung

[0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften von magnetisch aktivierbaren Materialien, insbesondere zur Verringerung von Welligkeiten in metallischen Materialien wie Metallbändern oder Metalltafeln nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 16.

Stand der Technik

[0003] Metallbänder oder Metalltafeln, im Folgenden Materialien genannt, werden mit bekannten Behandlungsmaschinen für Band- oder Tafelmaterialien veredelt, um notwendige Materialeigenschaften im Material zu erzielen. Das Veredeln bezeichnet allge- mein einen Vorgang, in Materialien geänderte Eigenschaften zu erzeugen. Diese Bandoder Tafelbehandlungsmaschinen sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt und dienen dazu, geforderte Materialeigenschaften herbeizuführen. Sie werden in Bandbehandlungs- oder Weiterverarbeitungslinien, wie Beizlinien, Glühlinien, Be- schichtungslinien, Walzwerks- und Adjustagelinien, Querteillinien, Streck-Biege- Richtanlagen oder dergleichen sowie aus Kombinationen unterschiedlicher Bandbehandlungs- und Weiterverarbeitungslinien eingesetzt.

[0004] Metallbänder oder Metalltafeln weisen nach ihrer Herstellung grundsätzlich Materialfehler auf, die durch Rand-, Mitten- und/oder Längswellen beschrieben werden. Ebenso sind Kombinationen oder Überlagerungen aus Rand-, Mitten- und/oder Längswellen möglich, die zu den unterschiedlichsten Materialfehlern führen. Diese Materialfeh- ler sind allgemein bekannt und stellen sich als Welligkeiten im Material mehr oder weniger stark dar.

[0005] Zur Weiterverarbeitung dieser fehlerbehafteten Materialien müssen diese plangerichtet werden. Das Planrichten beschreibt einen technischen Vorgang zur Minimierung vorhandener Welligkeiten im Material und wird im Allgemeinen mit bekannten Richtmaschinen oder bekannten Streckrichtanlagen durchgeführt.

[0006] Für das Planrichten werden grundsätzlich Richtmaschinen eingesetzt. Jede Richtmaschine besteht grundsätzlich aus einem stabilen Rahmen, in dem Richtwalzen eingesetzt sind. Die Richtwalzen sind in einer geeigneten Vorrichtung, jeweils oben und unten innerhalb der Richtmaschine untergebracht. Eine geeignete Materialführungsöff- nung am Ein- und Ausgang der Richtmaschine ermöglicht den Materialtransport durch die Richtmaschine und damit durch die Richtwalzen hindurch. Die oberen und unteren Richtwalzen, auch als Richtwalzensatz bekannt, sind durch feste Abstände untereinander gelagert und hintereinander angeordnet. Der Abstand zwischen dem eingangsseiti- gen oberen und unteren Richtwalzensatz, auch als Öffnungsverhältnis bekannt, ist ein- stellbar, um unterschiedliche Materialstärken durch die Richtmaschine transportieren und bearbeiten zu können. Unter dem Öffnungsverhältnis wird der Abstand zwischen eingansseitigen oberen und unteren Richtwalzen in Bezug zur Materialstärke verstanden.

[0007] Das zu bearbeitende Material wird durch die Materialzuführungsöffnung kontinuierlich in die Richtmaschine gefördert. Durch das Einbringen des Materials in die Richtmaschine und die Einstellung des Öffnungsverhältnisses wird ein kraftschlüssiger Kontakt zwischen dem Material und den oben und unten angeordneten Richtwalzensätzen hergestellt. Bei dem Transport des Materials durch die Richtmaschine wird das Material einer zeitlich begrenzten Wechselbiegebeanspruchung ausgesetzt. Hierbei wird die Transportstrecke durch die Anzahl der vorgegebenen Richtwalzen bestimmt, in der das Material um die einzelnen, oben und unten liegenden Richtwalzen zwangsgeführt und einer mechanischen Biegung unterworfen wird. [0008] Diese Wechselbiegebeanspruchung verformt das Material an den Randbereichen der Oberfläche durch wechselseitige Zug- und Druckbelastungen in Abhängigkeit des Öffnungsverhältnisses der oberen und unteren Richtwalzensätze. Je nach Öffnungsverhältnis nehmen diese Zug- und Druckbelastungen in der Tiefe des Materials mehr oder weniger stark ab. Ein großes Öffnungsverhältnis verringert, ein kleines Öffnungsverhältnis vergrößert die Wechselbiegebeanspruchung des Materials. Erreicht die Zugbeanspruchung an den Randbereichen der Materialoberfläche örtlich einen materialcharakteristischen Grenzwert, der als Streckgrenze des Materials bekannt ist, so dehnt sich das Material an diesen Stellen aus und es verbleibt eine Verstreckung im Material, die sich als Längenänderung darstellt.

[0009] Eine im Material vorher grundsätzlich vorhandene Welligkeit wird durch die zeitlich begrenzte Wechselbiegebeanspruchung mehr oder weniger verbessert. Dieser Vorgang wird im Allgemeinen als Richtprozess beschrieben.

[00010] Technologisch sind Grenzen für eine vollständige Beseitigung von Welligkeiten im Material durch den Einsatz von Richtmaschinen gegeben. Aufgrund der heute vorkommenden Materialien und Materialdimensionen, wie Materialbreite und Materialdicke, sowie die auch zukünftig zu erwartenden neuen hochfesten Materialien, sind die mecha- nischen Stabilitäten einer Richtmaschine zur gezielten Qualitätsverbesserung der Materialien, insbesondere zur Beseitigung von Welligkeiten in Materialien, bei den derzeit bekannten Richtmaschinen nicht mehr ausreichend. Zusätzlich ergeben sich mechanische Grenzen an Richtmaschinen durch ein begrenztes Öffnungsverhältnis der Richtwalzen und den Abstand zwischen oberen und unteren Richtwalzensätzen für hochfeste und dünne Materialklassen. Ein Planrichten der Materialien ist hierbei nicht mehr möglich.

[00011] Allgemein wird zwischen angetriebenen und nicht angetriebenen Richtmaschinen unterschieden. Bei den angetriebenen Richtmaschinen werden die Richtwalzen axi- al durch eine geeignete mechanische Kopplung mit einer Richtwalzen-Antriebseinheit angetrieben und das Material wird durch die angetriebenen Richtwalzen, die das Material kraftschlüssig klemmen, innerhalb der Richtmaschine transportiert. - A -

[00012] Bei den nicht angetriebenen Richtmaschinen wird das Material unter Zuhilfenahme einer geeigneten mechanischen Materialzuführ- oder Auszugsvorrichtung, die unmittelbar vor oder hinter einer Richtmaschine angeordnet ist, durch die Richtmaschine zwangsgefördert.

[00013] Bei angetriebenen und nicht angetriebenen Richtmaschinen wird das Material eingangsseitig aufgrund des Abstandes und der räumlichen Stellung der oben und unten angeordneten Richtwalzen kontinuierlich mit Schub- und Kontaktkräften belastet. Dabei ist im Zuführbereich einer Richtmaschine der Abstand zwischen oberen und unteren Richtwalzen deutlich kleiner als im Auslaufbereich. Die im Zuführbereich einer Richtmaschine hierdurch stark vorherrschenden Schub- und Kontaktkräfte sind im Auslaufbereich der Richtmaschine nicht mehr vorhanden. Aufgrund der abklingenden Schub- und Kontaktkräfte kann sich ein konstanter Reibschluss zwischen den Richtwalzen und dem Material über den gesamten Richtprozess nicht ausbilden. Ein ausreichender Reib- Schluss zwischen den Richtwalzen und dem Material ist aber zwingend erforderlich.

[00014] Aufgrund des im Auslaufbereichs der Richtmaschine kontinuierlich abnehmenden Reibschlusses zwischen dem Material und den Richtwalzen werden auf der Oberfläche des Materials erhebliche Oberflächen- und Materialdefekte in Form von Kratzern, Riefen oder Schlieren erzeugt, die sich auf Grund des abnehmenden oder gar fehlenden Reibschlusses ausbilden. Diese Oberflächen- und Materialdefekte stellen erhebliche Qualitätsmängel dar.

[00015] Insbesondere bei weichen Materialien mit sehr geringen Materialstärken von weniger als 200 μm ergeben sich bereits erhebliche Schwierigkeiten, diese Oberflächen- und Materialdefekte zu vermeiden. Oberflächen- und Materialdefekte treten beim Richtprozess insbesondere dann auf, wenn das Material an einer Richtwalzenanordnung infolge eines ungenügenden Reibschlusses vorbeistreift und hierbei die Wechselbiegung zwischen dem Material nahezu verschwindet und ein Rutschen des Materials an den Richtwalzen durch einen ungenügenden Reibschluss stark zunimmt. Zusätzlich verschlechtert ein ungenügender Reibschluss die nachhaltig geforderte Verbesserung der Welligkeit im Material erheblich. Dies insbesondere umso mehr, da für verschiedene Materialstärken die feste mechanische Anordnung der Richtwalzensätze nicht geändert werden kann und der Abstand zwischen den oberen und unteren Richtwalzensätzen nur in Grenzen verändert werden.

[00016] Eine derartige Behandlungsmaschine für Band- oder Tafelmaterialien ist aus der DE 699 03 834 T2 bekannt. Das Material wird zwischen Richtwalzen hindurch geführt und dort zusammengepresst. Die Kraft wird dabei magnetisch erzeugt, in dem eine Hauptwalze aus nicht magnetischem Werkstoff besteht und hohl ist, so dass innerhalb der Hauptwalze ein Magnet angeordnet werden kann. Die damit zusammenwirkende Presswalze besteht aus magnetischem Werkstoff, so dass die Presswalze mittels des Magneten gegen die Hauptwalze getrieben wird, um die Kraft, die dort zum Walzen erforderlich ist, zu erzeugen. Die Verwendung von Magneten in Verbindung mit einer Walzvorrichtung ist insofern bekannt, jedoch nicht zur berührungslosen Materialveredelung. Eine Ultraschalleinrichtung wird dort nicht vorgeschlagen.

[00017] Nach dem heutigen Stand der Technik kann man einem ungenügenden Reib- schluss zwischen dem Material und den Richtwalzen nur dadurch entgegenwirken, dass das Material während dem Richtprozess keinerlei Berührung mit Richtwalzen ausgesetzt ist.

Aufgabenstellung

[00018] Ausgehend von den beschriebenen vorherrschenden technischen Problemen, Oberflächen- und Materialdefekte an Materialien durch den Einsatz von Richtmaschinen zu vermeiden und eine Verbesserung der Welligkeit an Metallbändern und Metalltafeln zu erzielen, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Richtprozess oder Materialveredelungsprozess für Metallbänder und Metalltafeln zu schaffen, der den Erfordernissen aller miteinander verknüpften vor- und nachgelagerten Bearbeitungsprozesse gerecht wird.

[00019] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften von magnetisch aktivierbaren Materialien mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. mit den Merkmalen des Anspruches 16 gelöst. [00020] Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Richtma- schine, die in einer Bandbehandlungs-, einer Weiterbehandlungsanlage oder dergleichen eingesetzt ist, durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zu ersetzen, das bzw. die keine mechanische Berührung von Richtwalzen mit dem Material für einen Richtprozess in einer Richtmaschine mehr erfordert.

[00021] Durch das Aufbringen von Magnetkräften ist es möglich, dass Material einer partiellen Längendehnung bis an den Rand der Streckgrenze des Materials auszusetzen, um Welligkeiten, die sich durch Rand-, Mitten- und/oder Längswellen im Material darstellen, zu minimieren und abzubauen. Dazu wir das Material entweder in den Bereich wenigstens eines entsprechend ansteuerbaren Magnetfelds verbracht oder alternativ oder ergänzend einer Ultraschallquelle ausgesetzt. Sowohl einzelne Magnete der wenigstens einen Magnetgruppe oder mehrere Magnetgruppen können ebenso wie die Ultraschalleinrichtungen einzeln angesteuert werden. Durch den Einsatz von räumlich verteilten, einzeln elektrisch zuschaltbaren und wandernden Magnetfeldern wird ein direkter mechanischer Kontakt mit Material vollständig ausgeschlossen und Oberflächen- und Materialdefekte treten am Material nicht mehr auf. In Verbindung mit den Ultraschalleinrichtungen, die vorzugsweise noch am Material anliegen, treten Oberflächen- und Materialdefekte nicht mehr auf, da in diesem Fall keine kraftschlüssige Verbindung erforderlich ist. Diese wird lediglich durch die Fördereinrichtungen zuverlässig sicher gestellt.

[00022] Kern der Erfindung ist es, Metallbänder oder Metalltafeln, grundsätzlich weiterhin als Materialien bezeichnet, wenigstens einem räumlich verteilten und wandernden Magnetfeld und/oder wenigstens einer Ultraschalleinrichtung auszusetzen, was zu einer partiellen Längendehnung des Materials bis an den Rand der Streckgrenze führt, um Welligkeiten, die sich durch Rand-, Mitten- und/oder Längswellen im Material darstellen, zu minimieren und abzubauen.

[00023] Die Erzeugung eines Magnetfeldes wird durch eine geeignete, leistungsstarke, elektrisch einstellbare Stromquelle verwirklicht, die unterschiedliche Magnetfeldstärken erzeugt. An den Polen des Magneten steht das Magnetfeld räumlich an und durchsetzt das im Magnetfeld befindliche Material. [00024] Mehrere neben- und/oder hintereinander liegende, einzeln ansteuerbare Magnete werden als Magnetgruppe bezeichnet. Diese erzeugen ein flächenhaft ausgedehntes räumliches Magnetfeld und durchdringen einen der Magnetgruppenfläche entsprechenden Materialanteil, der sich im flächenhaft räumlich ausgedehnten Magnetfeld befindet.

[00025] Aufgrund der Abstände neben- und/oder hintereinander liegender Magnete und einer vor und hinter dem Magnetfeld angeordneten Zwangsführung für den Materialtransport innerhalb des Magnetfeldes wird eine Berührung zwischen dem Material und den Magnetpolen vollständig ausgeschlossen.

[00026] Ein zeitlich veränderbares und wanderfähiges Magnetfeld innerhalb einer Magnetgruppe, das durch elektrische Anregung der einzelnen Magnete innerhalb einer Magnetgruppe erzielt wird und sich relativ zum Material bewegt, erzeugt eine erhebliche Kraftkomponente im Material, die zu einer örtlichen Materialverformung und damit Gefügeänderung im Material führt. Durch Erhöhung der Magnetfeldenergie kann diese Gefügeänderung bis an die Streckgrenze des Materials gesteigert werden und führt zu einer gezielten Verlängerung und damit Verbesserung der Welligkeit im Material.

[00027] An Stellen im Material, an denen örtlich Welligkeiten vorherrschen, werden entsprechende Magnetgruppen elektrisch so geschaltet, dass sich sofort eine örtliche Verlängerung bis an die Streckgrenze des Materials einstellt und die örtlich vorhandenen Welligkeiten im Material beseitigt werden. Die hierfür notwendige Kraftkomponente, die zur Erzeugung einer Verlängerung im Material erforderlich ist, richtet sich nach den Ma- terialdimensionen, dem Grad der Welligkeit und der örtlichen Lage sowie den spezifischen Materialeigenschaften. Die räumliche Anordnung der Magnetgruppen wird auf Grundlage von Materialdimensionen und Materialeigenschaften bestimmt.

[00028] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, in Materialfluss- richtung unmittelbar vor oder hinter wenigstens einer Magnetgruppe oder alternativ zur Magnetgruppe eine Ultraschallvorrichtung einzusetzen. [00029] Die Ultraschallvorrichtung besteht vorzugsweise aus zwei unabhängigen, frei drehbar und höhenverstellbar gelagerten Rollen, in denen Ultraschallquellen eingesetzt sind.

[00030] Die Oberflächen der Rollen sind mit einem schalldurchlässigen Belag beschichtet, durch den die Schallenergie nahezu verlustfrei von der Schallquelle über den schalldurchlässigen Belag in das Material eindringt. Über die in der Höhe einstellbaren Rollen wird das Material durch geeignet angeordnete Umschlingungsrollen umgelenkt, die jeweils vor und hinter den Rollen angeordnet sind. Die Umschlingungsrollen in Verbindung mit der höhenverstellbaren Position der Rollen erzwingen einen Flächenkontakt zwischen dem schalldurchlässigen Belag der Rollen und dem Material, der ein Einkoppeln der Schallenergie in das Material sicherstellt. Im Innern der Rollen ist entsprechend der Materialbreite eine Anzahl von Ultraschallquellen angebracht, die elektrisch einzeln angesteuert werden.

[00031] Die einzeln, elektrisch einstellbaren Ultraschallquellen erzeugen Schallamplituden bestimmter Anregungsfrequenzen. Die Schallamplituden und Anregungsfrequenzen der einzelnen Ultraschallquellen orientieren sich an den örtlich vorherrschenden Welligkeiten bzw. Restwelligkeiten im Material und den spezifischen Eigenschaften.

[00032] Eine örtlich einstellbaren Schallenergiedichte der Ultraschallwellen beseitigt vorhandene Welligkeiten bzw. Restwelligkeiten, indem das Material über eine Umlenkrolle zwangsgeführt wird und ein Flächenkontakt mit der Rolle jederzeit sichergestellt ist und hierdurch ein sicheres Einkoppeln der Schallenergie in das Material ermöglicht wird.

[00033] Durch eine spezielle Anordnung der Rollen werden abwechslungsweise die Materialober- und Materialunterseite mit Schallenergie versorgt, was zu einer zusätzlichen Verbesserung der Welligkeit des Materials beiträgt. Somit werden Energieverluste bei nur einseitiger Einkopplung der Schallenergie vermieden.

[00034] Ergänzend besteht die Möglichkeit, die Oberflächenstruktur vor und gegebenenfalls auch nach einem Veredelungsschritt mit einer Erfassungseinrichtung zu erfassen. Die Erfassungseinrichtung kann dann über die Ansteuerung einzelnen Magneten oder Magnetgruppen oder auch einzelnen Ultraschalleinrichtungen Steuersignale geben, um gezielt detektierte Welligkeiten oder Störungen der Oberflächenstruktur entsprechenden Kräften durch die Magnete oder Ultraschalleinrichtungen auszusetzen. Damit wird eine bedarfsweise Steuerung oder Regelung möglich.

[00035] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Zusammenhang mit der Zeichnung. Einzelmerkmale der unterschiedlichen in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen können dabei in beliebiger Weise kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu überschreiten.

Kurzbeschreibung der Figuren

[00036] Im Folgenden wir die Erfindung an Hand der einzigen Figur 1 näher erläutert. Die Figur zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung die schematische Ansicht des er- findungsgemäßen Verfahrens in einer Bandbehandlungslinie.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

[00037] Bevor die Erfindung im Detail beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, dass sie nicht auf die jeweiligen Bauteile der Vorrichtung sowie die jeweiligen Verfahrensschritte beschränkt ist, da diese Bauteile und Verfahren variieren können. Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn zudem in der Beschreibung oder in den Ansprüchen die Einzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, bezieht sich dies auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang eindeutig etwas Anderes deutlich macht.

[00038] Die Erfindung wird jetzt beispielhaft unter bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Allerdings handelt es sich bei den Ausführungsbeispielen nur um Beispiele, die nicht das erfinderische Konzept auf eine bestimmte Anordnung beschränken sollen.

[00039] Fig. 1 zeigt die Ansicht des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Bandbehandlungslinie. In Fig. 1 wird ein Materialband oder eine Materialtafel, im Folgenden wei- terhin als Material 14 bezeichnet, durch eine geeignete öffnungsfähige Fördereinrichtung 1 , 1a für eine sichere Materialzuführung in den Bereich des Magnetfeldes A gefördert. Der Bereich des Magnetfeldes A besteht aus einzelnen, nebeneinander angeordneten Magneten 2, 2a; 3, 3a; 4, 4a, die in Materialflussrichtung angeordnet und im Folgenden als wenigstens eine Magnetgruppe definiert sind. Die Materialflussrichtung ist in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet. In der Blatttiefe und damit unmittelbar hinter der wenigstens einen Magnetgruppe 2, 2a; 3, 3a; 4, 4a befinden sich weitere Magnetgruppen, die durch ihre räumliche Anordnung die gesamte Materialbreite vollständig erfassen.

[00040] Nachdem das Material 14 über die Fördereinrichtung 1 , 1a in den Bereich des Magnetfeldes A gefördert wurde, besteht ein Kraftschluss zwischen der Fördereinrichtung 1 , 1a und dem Material, so dass die Fördereinrichtung 1 , 1a den Materialtransport durch das Magnetfeld A bis zur zweiten Fördereinrichtung 5, 5a übernimmt. Nachdem das Material 14 die Fördereinrichtung 5, 5a verlassen hat, wird auch die Fördereinrich- tung 5, 5a kraftschlüssig mit dem Material verbunden und das Material befindet sich vorzugsweise in räumlicher Mitte des mit dem Magnetfeld A erfüllten Raumes. Die Fördereinrichtungen 1 , 1a und 5, 5a übernehmen den Materialtransport durch einen geeigneten Antrieb. Die Fördereinrichtungen 1 , 1a und 5, 5a sind so angeordnet, dass eine fest definierte Materiallaufhöhe im, vorzugsweise in der Mitte des Magnetfeldes A im Abstand zu den Magneten sichergestellt ist, damit eine Berührung des Materials 14 mit den Magnetpolen einzelner Magnetgruppen 2, 2a; 3, 3a und 4, 4a vollständig ausgeschlossen werden kann.

[00041] Die Einzelmagneten der Magnetgruppe 2, 2a; 3, 3a; 4, 4a des Magnetfelds A werden jeweils durch geeignete elektrische Ansteuerungen 15 elektrisch versorgt. Durch geeignete, sequenziell elektrische Ansteuerung 15 der einzelnen Magnete 2, 2a; 3, 3a und 4, 4a innerhalb der wenigstens einen Magnetgruppe wird ein wanderfähiges Magnetfeld erzeugt, das eine selektive Kraftwirkung der jeweils zugeschalteten Magnetgruppe innerhalb des Magnetfeldes A in oder entgegen der Materialflussrichtung aufbaut. Diese Art der Krafteinleitung, bis zur Streckgrenze der Materialien, erfolgt ohne mechanischen Kontakt mit dem Material und führt zur Verbesserung der Welligkeiten im Material. Dabei werden Oberflächen- und Materialdefekte vollständig vermieden. [00042] In der weiteren Ausführung der Erfindung wird direkt hinter dem Bereich der Magnetgruppen 2, 2a; 3, 3a; 4, 4a das Material von einer Umlenkrolle 6 umgelenkt und in den Bereich einer ersten Ultraschalleinrichtung gefördert, die im Ausführungsbeispiel als Rolle 8a ausgebildet ist. Die Umlenkrolle 6 sorgt für ein Aufrechterhalten der Materi- allaufhöhe und eine individuelle Höhenverstellung wie z.B. ein Absenken der Rolle 8a in Richtung des Pfeils 7 quer zur Materialflussrichtung, um einen variablen Umschlin- gungswinkel des Materials 14 mit der Rolle 8a jederzeit sicherzustellen und einen notwendigen Flächenkontakt zwischen dem Material 14 und der Rolle 8a herzustellen. Statt einer Rolle können auch anders geformte Elemente verwendet werden, sofern eine vor- zugsweise flächige Einleitung der Schallenergie ins Material 14 möglich ist.

[00043] Das Material 14 wird über die Rolle 8a durch den vorherrschenden Flächenkontakt örtlich und gezielt mit Schallenergie beaufschlagt, indem die Schallenergie über die Rolle 8a und den schalldurchlässigen Belag der Rolle in das Material 14 eindringt. Nach Verlassen des Materials aus dem Bereich der Rolle 8a wird das Material 14 über eine zweite, ebenfalls individuell in Richtung des Pfeils 7a höhenverstellbare bzw. absenkbare Rolle 8 geleitet, die ebenso in Verbindung mit der Umlenkrolle 6a einen variablen Umschlingungswinkel und einen notwendigen Flächenkontakt zwischen dem Material 14 und der Rolle 8 sicherstellt. In Verbindung mit der Umlenkrolle 6a wird die ursprüngliche Materiallaufhöhe wieder hergestellt.

[00044] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die beschriebene Ultraschalleinrichtung 8, 8a vor einem Magnetfeld B mit der Magnetgruppe 10, 10a; 11 , 11a;12, 12a, das zwischen den Fördereinrichtungen 9, 9a und 13, 13a platziert ist, ein- zusetzen oder aber eine Ultraschalleinrichtung 8, 8a zwischen wenigstens zwei Magnetfeldern A und B zu platzieren. Darüber hinaus ist auch vorgesehen, die hier vorliegende erfindungsgemäße Vorrichtung nur mit einem Magnetfeld A einzusetzen. Alternativ kann auch statt des Magnetfelds die Vorrichtung auch nur mit einer Ultraschalleinrichtung betrieben werden, um einen Richtvorgang ohne Verwendung von Richtwalzen durchzufüh- ren.

[00045] Die Vorrichtung kann ergänzend eine Erfassungseinrichtung 16 aufweisen, die in der Figur beispielsweise vor und hinter dem Magnetfeld A angeordnet ist. Die Erfassungseinrichtung kann zum Beispiel auf optische Weise die Oberflächenstruktur erfas- sen und die erfassten Informationen in Signale für die Ansteuerung 15 umsetzen. Die Ansteuerung 15 setzt diese Signale in Steuersignal für die wenigstens eine Magnetgruppe 2, 2a; 3, 3a; 4, 4a; 10, 10a; 1 1 , 1 1a; 12, 12a und/oder die wenigstens eine Ultraschalleinrichtung um, um gezielt die entsprechenden Gegenmaßnahmen zum Beispiel zur Beseitigung von Welligkeiten einzuleiten. Grundsätzlich ist es auch möglich, nach erfolgter Veredelung das Ergebnis einer ersten Behandlung mit dem Ausgangszustand zu vergleichen, um dadurch ein weiteres Steuer- und/oder Regelsignal für eine weitere Veredelung zu erzeugen.

[00046] Verfahren und Vorrichtung können also entweder alternativ mit Magnetgruppen oder Ultraschalleinrichtungen oder in Kombination mit beiden Mitteln betrieben werden, um berührungslos oder zumindest unter Verzicht auf Richtwalzen eine Materialveredelung vorzunehmen. Der bevorzugte Einsatzzweck ist die Verwendung bei Bandbehand- lungs- oder Tafelbehandlungslinien oder Bearbeitungslinien. Eine weitere bevorzugte Verwendung besteht in Kombination mit bekannten Richtmaschinen. Die Kombinationen und Auswahl der Ausstattungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung richten sich nach den Anforderungen und speziellen Eigenschaften der zu bearbeitenden Materialien.

[00047] Folgende Variationen/Konzeptionierungen sind regelmäßig für das Streck- Richtverfahren vorgesehen:

- Variante einer Magnetgruppe 2, 2a; 3, 3a; 4, 4a für Magnetfeld A mit Ansteuerung 15 und Erfassungseinrichtung 16, die für sich allein betrieben werden kann.

- Variante einer Magnetgruppe 10, 10a; 11 , 1 1a; 12, 12a für Magnetfeld B mit Ansteuerung 15 und Erfassungseinrichtung 16, die für sich allein betrieben werden kann.

- Variante einer Magnetgruppe 2, 2a; 3, 3a; 4, 4a für Magnetfeld A mit Ansteuerung 15 und Erfassungseinrichtung 16 in Verbindung mit einer Ultraschalleinrichtung 6, 6a; 7, 7a; 8, 8a, die für sich allein betrieben werden kann.

- Variante einer Magnetgruppe 10, 10a; 11 , 11a; 12, 12a für Magnetfeld B mit Ansteuerung 15 und Erfassungseinrichtung 16 in Verbindung mit einer Ultraschalleinrichtung 6, 6a; 7, 7a; 8, 8a, die für sich allein betrieben werden kann. - Variante einer Magnetgruppe 2, 2a; 3, 3a; 4, 4a für Magnetfeld A mit Ansteuerung 15 und Erfassungseinrichtung 16 in Verbindung mit einer Ultraschalleinrichtung 6, 6a; 7, 7a; 8, 8a ergänzt mit einer weiteren Magnetgruppe 10, 10a; 11 , 11a; 12, 12a für Magnetfeld B mit zusätzlich einer weiteren Ansteuerung und Erfassungseinrichtung (zeichnerisch nicht dargestellt), die für sich allein betrieben werden kann.

Diese Alternativen können an derselben Maschine vorgesehen sein, jedoch unabhängig voneinander betrieben werden.

[00048] Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung vermeidet das Entstehen von Oberflächen- und Materialdefekten an Materialien durch ungenügenden Reibschluss mit Richtwalzen. Die Vorrichtung kann auf alle Arten vorkommender Welligkeiten elektrisch sofort angepasst werden ohne mechanische Änderungen an der Richteinheit vorzunehmen und kann auch für geringste Materialstärken eingesetzt werden. Der Einsatz der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung steigert die Produktionsleistung bei Materialveredelungen unterschiedlichster Klassen erheblich.

[00049] Es versteht sich von selbst, dass diese Beschreibung verschiedensten Modifikationen, Änderungen und Anpassungen unterworfen werden kann, die sich im Bereich von Äquivalenten zu den anhängenden Ansprüchen bewegen.

Bezugszeichenliste

1, 1a Fördereinrichtung

2, 2a, 3, 3a, 4, 4a Magnetgruppe

5, 5a, Fördereinrichtung

6,6a Umlenkrolle

7,7a Pfeil

8,8a Rolle (Ultraschalleinrichtung)

9,9a Fördereinrichtung

10, 10a, 11, 11a, 12, 12a, Magnetgruppe

13, 13a Fördereinrichtung

14 Material

15 Ansteuerung

16 Erfassungseinrichtung A, B Magnetfeld

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften von magnetisch aktivierbaren Materialien (14), insbesondere zur Verringerung von Welligkeiten in metallischen Materialien wie Metallbändern oder Metalltafeln, wobei das Material (14) mittels wenigstens einer Fördereinrichtung (1 , 1a; 5, 5a; 9, 9a; 13, 13a) durch einen Bearbeitungsbereich gefördert wird und im Bearbeitungsbereich infolge der Aufbringung einer Kraft verformt wird, wobei bedarfsweise magnetische Kräfte unterstützend eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft im Bearbeitungsbereich durch wenigstens ein Magnetfeld (A, B) berührungslos und/oder durch wenigstens eine Ultraschalleinrichtung (8, 8) aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetfelder (A, B) durch mehrere in Materialflussrichtung neben- und/oder hintereinander angeordnete Magnete bzw. Magnetgruppen (2, 2a; 3, 3a; 4, 4a; 10, 10a; 11 , 11a; 12, 12a) gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelder (A, B) entlang der wenigstens einen Magnetgruppe (2, 2a; 3, 3a; 4, 4a; 10, 10a; 11 , 11a; 12, 12a) und/oder entlang der neben- und/oder hintereinander angeordneten Magnetgruppen wanderfähig sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelder (A, B) in oder entgegengesetzt zu einer Materialflussrichtung aufgebracht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelder (A, B) elektrisch sequenziell gepulst, gegebenenfalls mit variabler Pulsbreite, von neben- und/oder hintereinander angeordneter Magnetgruppen (2, 2a; 3, 3a; 4, 4a; 10, 10a; 11 , 11a; 12, 12a) in oder entgegengesetzt zur Materialflussrichtung aufgebracht werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (14) den Bearbeitungsbereich zwischen einander gegenüberliegenden Magneten auf gleichbleibender Materiallaufhöhe durchläuft.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetgruppen (2, 2a; 3, 3a; 4, 4a; 10, 10a; 11 , 11a; 12, 12a) ober- und unterhalb des Materials (14) angeordnet sind.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Fördereinrichtung (1 , 1a; 9, 9a) vor dem Bearbeitungsbereich und wenigstens eine Fördereinrichtung (5, 5a; 13, 13a) hinter den Bearbeitungsbereich angeordnet werden, die kraftschlüssig mit den Material zusammenwirken.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschalleinrichtung vor- und/oder hinter einem Magnetfeld (A, B) oder zwischen zwei benachbarten Magnetfeldern (A, B) angeordnet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschalleinrichtung durch Rollen gebildet wird, um die das Material (14) geführt wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Ultraschalleinrichtungen so angeordnet werden, dass die Schallenergie in das Material (14) von der Materialoberseite und von der Materialunterseite einkoppelbar ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschalleinrichtungen so angeordnet werden, dass sie unabhängig voneinander quer zur Materialflussrichtung auf die Materialoberseite bzw. Materialunterseite höhenverstellbar bzw. absenkbar sind.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ultraschalleinrichtung die Schallenergie flächig ins Mate- rial (14) einbringt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur des Materials (14) durch wenigstens eine Erfassungseinrichtung (16) erfasst wird und in Signale umgesetzt wird, die von einer Ansteuerung (15) zu Steuer- oder Regelsignalen für die Magnetfelder (A₁B) und/oder für die Ultraschalleinrichtung (8a) umgesetzt werden.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in Bandbehandlungs- oder Tafelbehandlungs- oder Bearbeitungslinien und/oder in Kombination mit bekannten Richtmaschinen verwendet wird.

16. Vorrichtung zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften von magnetisch aktivierbaren Materialien, insbesondere zur Verringerung von Welligkeiten in metallischen Materialien wie Metallbändern oder Metalltafeln, mit wenigstens einer Fördereinrichtung (1 , 1a; 5, 5a; 9, 9a; 13, 13a) zum Fördern des Materials (14) durch einen Bearbeitungsbereich,

Mitteln zum Aufbringen einer Kraft auf das Material, zur Verformung des Materials, wobei bedarfsweise unterstützend wirkende Magnete verwendbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Bearbeitungsbereich wenigstens eine Magnetgruppe (2, 2a; 3, 3a; 4, 4a; 10, 10a; 11 , 11a; 12, 12a) vorgesehen ist, deren Magnetfeld die Kraft zur Verformung des Materials berührungslos aufbringt, und/oder dass wenigstens eine Ultraschalleinrichtung vorgesehen ist, die die Kraft zur Verformung des Materials aufbringt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Magnetgruppen (2, 2a; 3, 3a; 4, 4a; 10, 10a; 11 , 11a; 12, 12a) in Materialflussrichtung neben- und/oder hintereinander angeordnet sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerung (15) zur bedarfsweisen individuellen Ansteuerung der Magnetgruppen und deren Magnete vorgesehen ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetfelder (A, B) von der Ansteuerung (15) so ansteuerbar sind, dass sich wanderfähige Magnetfelder entlang eines oder mehrere Magnetgruppen ausbilden und/oder Magnetkräfte in oder entgegengesetzt zur Materialflussrichtung ergeben.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Material im Magnetfeld (A, B) eine gleichbleibende Materiallaufhöhe aufweist.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetgruppen (2, 2a; 3, 3a; 4, 4a; 10, 10a; 11 , 11a; 12, 12a) ober- und unterhalb des Bearbeitungsbereichs angeordnet sind.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Fördereinrichtung (1 , 1a; 9, 9a) vor und wenigstens eine Fördereinrichtung (5, 5a; 13, 13a) nach dem Bearbeitungsbereich angeordnet sind, die kraftschlüssig mit dem Material (14) in Verbindung stehen.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschalleinrichtung vor- und/oder hinter einem Magnetfeld (A; B) oder zwischen wenigstens zwei Magnetfeldern (A, B) angeordnet ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschalleinrichtung durch Rollen (8, 8a) gebildet ist, um die das Material (14) geführt ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Ultraschalleinrichtungen vorgesehen sind, die ober- und unterhalb des Materials (14) am Material anliegen.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschalleinrichtungen so angeordnet sind, dass sie unabhängig voneinander quer zur Materialflussrichtung auf die Materialoberseite bzw. Materialunterseite zu- stellbar, bzw. höhenverstellbar oder, absenkbar sind.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Oberflächenstruktur des Materials (14) vorgesehen ist, und dass eine Ansteuerung (15) vorgesehen ist, die die von der Erfassungseinrichtung (16) erfassten und umgesetzten Signale in Steuer- oder Regelsignale für die Magnetgruppen (2, 2a; 3, 3a; 4, 4a; 10, 10a; 11 , 11a; 12, 12a) und/oder Ultraschalleinrichtungen (8, 8a) umsetzt.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Bandbehandlungs- oder Tafelbehandlungs- oder Bearbeitungslinien und/oder im Kombination mit bekannten Richtmaschinen verwendet wird.