用于移动金属产品的装置及相应的移动方法与流程

本发明涉及用于移动金属产品(例如由钢、铜等制成的金属产品)的装置。

尤其是，本发明的实施例可涉及扁平的金属产品(即平面延展尺寸远大于厚度尺寸的金属产品，例如箔、片等)的移动。但是，在可行的实施例中，不排除该移动装置也可用于移动其他类型的金属产品，例如条、杆、板、或者类似及相当的产品。

本发明还涉及一种用于加工金属产品的设备，该设备至少包括上述移动装置。

本发明还涉及一种用于移动金属产品的方法。

背景技术：

用于加工金属产品(例如钢产品)的设备是已知的，其通常包括移动装置，该移动装置被设置以沿加工线移动金属产品，使其通过一个或多个操作站。

特别地，在加工金属条带的领域中，在操作站中，仅作为示例，可执行下述操作中的一种或多种：条带的表面涂覆处理、条带的清洁(例如刷洗)、施加保护性溶液(例如清漆或防腐油)的过程。

移动装置通常置于上述一个或多个操作站的下游或上游，例如置于移动线的终段，并在条带上施加牵引作用，使其通过位于上游或下游的操作站。

移动装置通常包括至少一个机动辊和至少一个惰辊，该惰辊与机动辊的位置相配合，以驱使条带部分地缠绕在机动辊上。

例如，已知一种解决方案，其中，移动装置包括机动辊和至少两个惰辊，所述至少两个惰辊位于机动辊的周边，机动辊的上游和下游分别设有一个所述惰辊，所述至少两个惰辊被配置以确定所需的条带绕机动辊的缠绕及接触角。

机动辊通常(例如通过减速构件(例如齿轮))被连接至电动机构件，这使得移动装置极为复杂且昂贵。

条带绕机动辊的缠绕角允许限定所需的接触力，该接触力转而在机动辊上产生摩擦，以保证确定的牵引作用。

还已知的是，由于由机动辊的表面不规则性或者由进入机动辊与条带之间的粉末或碎片所引起的滑动和刮擦，机动辊与条带之间的接触力可引起表面缺陷。

因此，至少对机动辊的表面光洁度以及实施操作的工作环境的清洁度进行监控尤为重要。

当需要对条带的进给速度进行加速或减速时，这些缺点甚至更加明显。在这些情况下，条带与机动辊之间经常发生滑移，从而产生表面缺陷。

为避免该缺点，必须适当地控制作用在条带上的压力以及施加到机动辊上的加速度/减速度。然而，随着移动装置的结构复杂度的增加，该控制是特别复杂的。

还已知的是，在条带、机动辊与一个或多个惰辊之间产生的较大接触力会在这些辊和与之关联的机械部件(例如滚动或滑动型支撑轴承)上造成较大的磨损，因此需要频繁的维护干预和高昂的维护成本。

本发明的一个目的在于提供一种用于移动金属产品的方法，该方法在牵引方面是有效且高效的。

本发明的另一目的在于提供一种移动装置，即使对于不同厚度的金属产品，该移动装置也可保证最佳的牵引张力。

本发明的另一目的在于提供一种用于移动金属产品的装置，该移动装置不会损坏金属产品的表面。

本发明的另一目的在于提供一种移动装置，该移动装置经久有效且耐用，即，该移动装置需要较少的维护干预。

另一目的在于完善用于移动金属产品的方法，该方法即使对于不同厚度的产品也具有同样的效用。

申请人已经设计、测试并实现了本发明，克服了现有技术的缺点，并实现了上述及其他目的和优点。

技术实现要素：

独立权利要求阐述了本发明并且描述了本发明的特征，而从属权利要求描述了本发明的其他特征或主要发明构思的变体。

根据上述目的，根据本发明的用于金属产品的移动装置包括第一引导器和第二引导器，该第一引导器和第二引导器被配置以引导金属产品在进给方向上的移动。

根据本发明的一个方面，移动装置包括至少一个电磁感应器，该至少一个电磁感应器位于第一引导器与第二引导器之间，并且被配置以在金属产品中产生沿进给方向的牵引力。

由电磁感应器产生的牵引力是在所述至少一个电磁感应器与金属产品不相互接触的情况下产生的。

这允许获得一种用于金属产品的连续进给的具有高牵引性能的简单的移动装置。

根据本发明，该移动装置不需要例如齿轮电动机、辊(无论是牵引辊或差动辊)等移动部件，从而消除了由频繁维护和/或更换部件所产生的成本。此外，根据本发明的移动装置在任何需要处理具有不同尺寸(例如不同厚度)的金属产品时都无需进行冗长复杂的操作来设置/更换操作部件。

此外，由于金属产品的牵引作用是在不与机械部件(例如牵引辊)接触的情况下产生的，因此，金属产品的表面质量不会例如由于任何粉末的存在或由于辊的非最佳表面光洁度而受到损害。

另外，根据本发明的移动装置允许减小设备的整体体积和降低机械复杂性。

此外，使用根据本发明的移动装置，可以消除金属产品与牵引部件之间的摩擦力以及金属产品所承受的振动，由此提高移动效率。

另一有利方面在于，如需改变金属产品沿设备的进给参数，则根据本发明的移动装置允许进行快速加速和减速。

附图说明

根据以下的参照附图对作为非限制性示例的一些实施例的描述，本发明的上述特征及其他特征将变得明显，其中：

-图1是根据本发明的用于加工金属产品的设备的示例的示意图；

-图2是根据本发明的用于移动金属产品的装置的前视图；

-图3是图2的侧视图；

-图4是图2的平面图。

为了便于理解，在可行的情况下，在多个图中使用相同的附图标记来表示同一共同要素。应当理解，一个实施例的要素和特征可以合宜地结合到其他实施例中，而无需进一步阐明。

具体实施方式

本发明的实施例涉及用于移动导电金属产品p的装置10。

金属产品p可由钢、铜、或任何导电金属材料制成。

一些实施例这样设置：移动装置10被配置以移动金属条带，该金属条带具有例如介于0.15mm和12mm之间的厚度以及介于约5mm和约1600mm之间的宽度。

在可行的变体实施例中，移动装置10可以被配置以移动其他类型的金属产品p，例如条、圆片、杆、板、或类似产品。

根据一些实施例，金属产品p可具有介于约4×10^-4h/m和约7×10^-4h/m之间的磁导率。

根据另一实施例，金属产品p可具有介于约8×10^-8ωm和约20×10^-8ωm之间的电阻率。

根据优选的实施例，金属产品p由钢制成。

特别地，移动装置10包括第一引导器11和第二引导器12，该第一引导器11和第二引导器12被配置以引导金属产品p在进给方向f上的移动。

第二引导器12设置在第一引导器11的下游，并且在进给方向f上与第一引导器11对准。

第一引导器11和第二引导器12被配置以使金属产品p在支撑及移动平面上保持对准，仅作为示例，该支撑及移动平面可以是水平的。

根据可行的实施例，第一引导器11和第二引导器12可各自包括至少一个引导辊13，在本例中，可各自包括一对引导辊13，引导辊13的旋转轴线与进给方向f正交，并且平行于金属产品p的搁置平面。

引导辊13能够以空转方式绕其旋转轴线旋转。以此方式，引导辊13不会在金属产品p上引入能够以任何方式对其造成破坏的任何压力，因为引导辊13是通过与金属产品p接触而旋转的。

根据本发明的一个方面，移动装置10包括至少一个电磁感应器，在本例中，包括第一电磁感应器14和第二电磁感应器15，该第一电磁感应器14和第二电磁感应器15在进给方向f上位于第一引导器11与第二引导器12之间，并且被配置以在金属产品p中产生平行于进给方向f的牵引力t。

特别地，在使用过程中，所述至少一个电磁感应器14、15被定位成面向待移动的金属产品p，并对金属产品p引入牵引力t。

根据图2所示的解决方案，第一电磁感应器14和第二电磁感应器15面向彼此，并在它们之间限定间隙16，在使用过程中，使金属产品p通过该间隙16。

该解决方案允许分别通过第一电磁感应器14和第二电磁感应器15在金属产品p的上表面和下表面均产生金属产品p的牵引力t的分量，从而使得推力的垂直于这些表面的分力彼此相互抵消。

根据本实施例，设置为：第一电磁感应器14和第二电磁感应器15基本彼此相同，从而在被移动的金属产品p上产生相同的力。

特别地，设置为：第一电磁感应器14和第二电磁感应器15叠置，并且通过所述间隙16彼此间隔。

以此方式，第一电磁感应器14被定位成在使用过程中面向金属产品p的第一表面，同时第二电磁感应器15被定位成在使用过程中面向金属产品p的与第一表面相对的第二表面。

所述至少一个电磁感应器(在本例中为两个电磁感应器14和15)包括磁芯17和与磁芯17关联的多个线圈18，每个线圈18被选择性地供电，以在磁芯17中产生所需的磁化。

根据本发明的可行的解决方案，磁芯17设置有至少一个感应表面19，将线圈18关联/制成于该感应表面19内。

感应表面19在使用期间面朝待移动的金属产品p的表面。

感应表面19可具有大致平坦的延展。这使得磁感应器特别适合于移动平坦的条带。

根据可行的解决方案，如果移动装置10包括第一电磁感应器14和第二电磁感应器15，则第一电磁感应器14和第二电磁感应器15的感应表面19被定位成大致彼此平行并且由间隙16间隔开。

根据本发明的其他实施例，磁芯17设置有多个槽20，线圈18置于槽20中。

可将槽20制成于磁芯17的感应表面19内。

根据可行的解决方案，槽20可在与进给方向f正交的方向上具有直线式延展。

根据该解决方案，槽20可延伸穿过磁芯17的侧壁，并且还在磁芯17的侧壁具有开口。

每个线圈18由至少两个纵向分支(branch)以及连接分支来限定，所述至少两个纵向分支各自置于其中一个槽20内，所述连接分支在槽20的端部之间连接纵向分支，从而将线圈18限定为细长的环形，在该细长的环形中，长度相对于宽度是占优势的。

连接分支可位于磁芯17的外侧，并位于与磁芯17的侧壁对应的位置。

槽20以及相应的线圈18在它们之间限定极片21，受在线圈18中流通的电流的影响，极片21被磁极化，以在金属产品p上引入所需的磁场。

根据移动装置10包括第一电磁感应器14和第二电磁感应器15的实施例，第一电磁感应器14和第二电磁感应器15面向彼此，以使第一电磁感应器14的极片21面向第二电磁感应器15的极片21，其中，第二电磁感应器15的极片21具有与第一电磁感应器14的极片21不同的极性。

根据可行的解决方案，在平行于感应表面19并且横向于金属产品p的进给方向f的方向d上，线圈18具有细长的形状。这使得电磁感应器14和15特别适合于移动条带，因为能够在条带上引入对被加工的条带的大部分或整个宽度具有影响的磁场。

根据可行的解决方案，可以这样设置：在方向d上，线圈18和相应的极片21的长度大于或等于金属产品p的宽度。

根据变体实施例，在方向d上，线圈18和相应的极片21的长度小于被移动的金属产品p的宽度。

根据可行的解决方案，磁芯17可以具有介于约1.5×10^-3h/m和约4×10^-3h/m之间的磁导率。

根据另一实施例，磁芯17可以具有介于约30×10^-8ωm和约50×10^-8ωm之间的电阻率。

磁芯17的磁导率和电阻率的上述取值范围是经适当选择的，以优化牵引作用。

根据优选的实施例，磁芯17可由用于电气应用的钢(例如硅含量至少接近或高于3％的钢)制成。

根据本发明，金属产品p和至少一个电磁感应器(在本例中为第一电磁感应器14和第二电磁感应器15)的组合实质上限定了线性感应电动机(也称为lim)，其中，线性电动机的初级部分由至少一个电磁感应器14、15限定，线性电动机的次级部分由金属产品p限定。

在移动装置10包括第一电磁感应器14和第二电磁感应器15的实施例中，第一电磁感应器14和第二电磁感应器15实质上限定了线性感应电动机的两个初级。

根据本发明的可行的解决方案，线圈18连接到电力单元22，电力单元22被配置以通过适合的方式用多相交流电流对线圈18进行供电，以产生使金属产品p进给的力。

特别地，可以这样设置：电力单元22被配置以向线圈提供相数大于或等于二的电力供应。在图4中示意性地示出的例子中，线圈18由三相系统供电，在该三相系统中，供电电流和/或电压彼此相互抵消。

特别地，根据由电力单元22提供的供电相数，所述至少一个磁感应器14、15的线圈18的组数与供电相数相对应。每组线圈18电连接到相应的供电相。

仅以示例方式并参照三相供电，电磁感应器14或15包括三组线圈18，其中，每组线圈18均连接到电力单元22的相应供电相。

特别地，线圈18安装在磁芯17中，使得在进给方向f上，线圈18以重复的顺序进行布置，即，在三相供电的情况下，重复的顺序为一个第一组的线圈、一个第二组的线圈和一个第三组的线圈。

根据移动装置包括第一电磁感应器14和第二电磁感应器15的实施例，一个电磁感应器和另一个电磁感应器的线圈18均连接到同一电力单元22。

每组线圈均由正弦电流适当地供电。由于由各相供电的线圈在进给方向f上彼此间隔并且用彼此抵消的正弦电流进行供电的事实，产生了平移磁场，平移磁场的速度由关系式vs＝2*f*t限定，其中，“vs”为平移磁场的速度，“f”为供电频率，“t”为极距。

金属产品p与由线圈18产生的平移磁场之间建立的相对运动在金属产品p中产生电动势，该电动势又总会在金属产品p中产生感应电流。

在金属产品p中感应出的电流转而产生另一磁场，称为感应磁场，该感应磁场随后与由线圈18产生的平移磁场相互作用。

在感应磁场与平移磁场之间存在相移，相移也用术语sliding的“s”表示，该相移对应于感应磁场的速度与由线圈18产生的平移磁场的速度之间的比率。

感应磁场的速度(其大致对应于金属产品p的移动速度)可由关系式vr＝(1-s)*2*f*t表示。

平移感应磁场的存在和在金属产品p中感应出的电流的存在转而产生牵引力，即牵引力t，其决定金属产品p在进给方向f上的进给。

作用于金属产品p上并且由电磁感应器14或15中的一者产生的牵引力t可由下述关系式表示：

t＝(m*i1^2*r2)/(s*vs*(1/(s*g)^2+1))

其中，“m”为相数，“i1”为线圈18的供电电流，“r2”为金属产品p的电阻，“s”为相移，“vs”为平移磁场的速度，“g”为线性电动机的典型性能因子。

还须考虑到，牵引力t是根据磁感应器14、15之间的间隙16的尺寸、金属产品p的磁导率和磁阻、环境条件(例如环境温度)、金属产品p的厚度和宽度而可变的。

根据本发明的可行的解决方案，如果移动装置10包括第一电磁感应器14和第二电磁感应器15，则电力单元22被配置以向线圈18供应基本恒定的第一电流，以产生均匀的磁场。此外，为了产生对金属产品p的推动作用，电力单元22被配置以向线圈18供应第二电流，该第二电流与由第一电流产生的磁场相平衡。

出于此目的，电力单元22可设置有第一供电器和第二供电器，以分别提供第一电流和第二电流。

电力单元22可包括供电网络、指令脉冲发生器、转换器、逆变器中的至少一者或其可行的组合。

根据本发明的可行的解决方案，电力单元22包括逆变器31，逆变器31被配置以调节馈入线圈18的多相交流电流的供电参数，尤其是至少调节线圈18的供电相的频率、强度以及定相参数。通过适当地控制线圈18的供电参数，能够根据例如生产过程所要求的具体需求而调节在金属产品p上将要引入的推动作用。

根据另一可行的解决方案，电力单元22包括交流供电网络33(例如为三相)、转换器34和逆变器31，转换器34被配置以将交流电流转换为直流电流，并且逆变器31被配置以将直流电流转换为具有预定的相的频率、强度以及定相参数的多相交流电流。逆变器31所提供的相数对应于存在的所述线圈18的组数。

逆变器31可转而连接至脉冲发生器32，脉冲发生器32用于确定向线圈18供应电流的频率。以此方式，通过控制供电频率，还可以实现对平移磁场的速度“vs”的控制，并因此实现对作用于金属产品p上的牵引力t的调节。

根据可行的解决方案，如果移动装置10包括第一电磁感应器14和第二电磁感应器15，则可将这两者并联连接到逆变器。

根据本发明的可行的解决方案，电力单元22可转而连接到控制及命令单元30，该控制及命令单元30设置用于至少根据使金属产品p沿进给方向f进给所需的方法来命令电力单元22的启动。

控制及命令单元30可包括所述脉冲发生器。

根据可行的解决方案，第一电磁感应器14和第二电磁感应器15中的至少一者(在本例中为第一电磁感应器14)安装在支撑结构23上。在所示示例中，第一引导器11和第二引导器12相对于该支撑结构23的布置允许第一电磁感应器14保持与金属产品p相隔预定距离e，仅作为示例，距离e可介于1mm和20mm之间。

支撑结构23与第一电磁感应器14之间可安装有电绝缘件24，该电绝缘件24被配置以使支撑结构23与第一电磁感应器14电隔离并且防止对第一电磁感应器14的电/磁干扰。

根据本发明的另一方面，移动装置10包括调节器25，该调节器25被配置以调节至少一个磁感应器(在本例中为第二电磁感应器15)在与进给方向f正交并且与所述至少一个磁感应器的感应表面19正交的方向上的位置。

以这种方式，能够根据金属产品p的厚度，移动电磁感应器14、15，使其更接近和远离金属产品p。

根据可行的解决方案，若设置有两个磁感应器，则有利地这样设置：使金属产品p对应于第一电磁感应器14和第二电磁感应器15之间的相互距离的中心线通行。正如在本说明书的后文中所描述的，该解决方案允许对在金属产品上引入的一些力进行补偿。

电磁感应器14和15与金属产品p的相对位置可例如通过调节第一引导器11和第二引导器12的位置，和/或通过适当地启动上述调节器25来获得。

根据可行的解决方案，调节器25可包括电动机、线性致动器、蜗杆机构、循环滚珠丝杠机构、齿条机构和类似的及相当的构件中的至少一者。

根据图2和图3所示的解决方案，调节器25包括线性致动器26，线性致动器26通过其一端附接到支撑平面，例如地面或上述的支撑结构23，并且通过第二端连接到所述至少一个电磁感应器，在本例中为第二电磁感应器15。

在变体实施例中，第一电磁感应器14和第二电磁感应器15各自包括自己的调节器25。

根据可行的解决方案，调节器25可连接到控制及命令单元30，以通过自动化的方式命令所述至少一个电磁感应器14、15的移动。

特别地，根据整个装置的功能参数，控制及命令单元30能够确定调节器25的驱动模式，以调整所述至少一个电磁感应器14、15相对于金属产品p的位置。

根据本发明的可行的解决方案，移动装置10可包括至少一个距离传感器27，距离传感器27被配置以检测所述至少一个电磁感应器14和15相对于被移动的金属产品p的距离。根据该距离，能够优化线圈18的供电参数，从而优化金属产品p本身的移动效率。

根据可行的实施例，可以这样设置：使相应的距离传感器27与第一电磁感应器14和第二电磁感应器15相关联，以检测它们与金属产品p的相对距离。

根据可行的实施例，移动装置10可包括单个距离传感器27，该单个距离传感器27被配置以直接检测第一电磁感应器14与第二电磁感应器15之间的相对距离，即间隙16的尺寸。

根据本发明的一些实施例，距离传感器27可连接到控制及命令单元30，以提供关于距离的数据，并允许例如至少对调节器25进行控制和命令。

根据本发明的其他实施例，移动装置10包括移动检测器28，该移动检测器28被配置以检测金属产品p在进给方向f上的移动速度。

由于对金属产品p的移动速度的检测，能够对线圈18的供电参数执行校正动作，以优化其功能。

移动检测器28可转而连接到控制及命令单元30，以接收金属产品p的移动数据，并对电磁感应器14和15的供电模式实施可行的校正动作。

根据可行的解决方案，移动装置10还可包括张力检测器29，该张力检测器29被配置以检测张力，即通过由所述至少一个电磁感应器14、15产生的牵引力t在金属产品p上所引入的机械牵引应力。

张力检测器29可与第一引导器11和第二引导器12中的至少一者相关联。仅作为示例，可以这样设置：使张力检测器29与其中一个引导辊13相关联，并且对金属产品在引导辊13上引入的应力进行检测。实际上，这种应力是在所述至少一个电磁感应器14、15的作用下由金属产品p所承受的张力的指标。

张力检测器29连接到控制及命令单元30，控制及命令单元30根据金属产品p的张力数据来命令第一电磁感应器14和第二电磁感应器15的驱动。

所述至少一个电磁感应器14、15除了产生沿进给方向f作用的牵引力t以外，还产生沿与金属产品p的移动平面正交的方向作用的法向力、以及沿与进给方向f正交且与所述法向力正交的方向作用的侧向力。

法向力仅在移动装置10包括单个电磁感应器时产生，并且倾向于使金属产品p朝更靠近或更远离该电磁感应器的方向移动。如果移动装置10包括两个电磁感应器14和15，并且两个电磁感应器14和15相对于经过它们的金属产品p等距，则由第一电磁感应器14在金属产品p中所产生的法向力与由第二电磁感应器15在金属产品p中所产生的法向力大致相等且相反，因此最终作用在金属产品p上的法向力为零。

如果金属产品p在第一电磁感应器14和第二电磁感应器15这两者中更靠近前者，则会在金属产品p中产生法向力，该法向力将趋向于使其在间隙16的中心线居中。

另一方面，如果电磁感应器14和15相对于金属产品p的移动方向具有不对称定位，则会产生侧向力，并且该侧向力在供电电流的高频处产生。为防止这种侧向力，也可以使用位于金属产品p的侧边缘上的侧托辊。

根据本发明的可行的构思，控制及命令单元30还被配置以监控并减少在移动过程中出现的边缘效应。

在金属产品p上感应出的电流的路径没有明确的限定，因为金属产品p是能够以连续运动进行移动的。

垂直于移动方向的感应电流路径有助于产生牵引作用。然而，平行于进给方向f的感应电流路径会产生损耗并且降低牵引作用的效率。

电磁感应器的长度越减小，这些损耗就越突出。对应于磁感应器的边缘，在金属产品中感应出的电流集中在金属产品的后部，从而产生不利于牵引作用的感应电流。低相移值会进一步加剧这种效果。

为减少这种边缘效应，可以增加所述至少一个电磁感应器14、15的极片的数量。

本发明还涉及加工设备100，其包括如上所述的移动装置10。

在加工设备100中，通过上述移动装置10使金属产品p沿加工线101基本连续地移动。

设备100包括至少一个操作站102，在操作站102中，对金属产品p进行预定的操作。

操作站102可选自包括以下各项中至少一者的组：表面处理站、清洁站、保护膜涂覆站、机械加工站、或它们的可行的组合。

在图1所示的例子中，操作站102为涂覆站，其包括装有涂覆液的槽体，使金属产品p在该涂覆液中通过，以在表面涂覆保护膜。

例如，保护膜可以是锌、铬、锡、或防腐蚀保护溶液。

根据图1所示的实施例，加工设备100可包括金属产品p的供给站103和收集站104。在供给站103与收集站104之间可安装上述移动装置10。

此外，所述至少一个操作站102可安装在供给站103与收集站104之间。

供给站103和收集站104可分别包括一个或多个用于对金属产品p进行卷绕和退绕的卷筒。

在一些实施例中，根据本发明的移动装置10安装在所述至少一个操作站102的下游。

在可行的实施例中，加工设备100包括两个或更多的移动装置10，例如，每个移动装置10分别位于相应的操作站102的下游。

本发明的实施例还涉及一种用于移动金属产品p的方法，其用于在进给方向f上移动金属产品，并至少在第一引导器11与第二引导器12之间对其进行引导。

在金属产品p中，通过位于第一引导器11与第二引导器12之间的至少一个电磁感应器14、15在进给方向f上产生牵引力t，而不会与金属产品p接触。

清楚的是，在不脱离本发明的领域和范围的情况下，对于前述移动装置10、设备100和方法，可以对部件进行修改和/或添加部件。

还清楚的是，尽管已经参考一些具体示例对本发明进行了描述，但本领域技术人员当然能够实现移动装置10、设备100以及方法的许多其他等效形式，它们具有如权利要求所述的特征，并因此全部落入由权利要求限定的保护范围内。

在以下的权利要求中，括号内的标号的唯一目的是为了便于阅读：不得将其视为对于特定权利要求中所要求保护的范围的限制性因素。