专利名称：稳定金属物体的设备及方法
技术领域：
本发明涉及一种在通过连续传送磁性材料的细长金属物体穿过熔融金属电镀槽而向该物体涂敷金属层时稳定该物体的设备。该金属物体将要从所述装置在沿着预定传送路径的传送方向上传送。该设备包括擦除设备，其用于通过向该金属物体施加空气流而从该物体上擦除多余的熔融金属，并且该擦除设备包括至少一个第一对气刀，该对气刀在该物体的每一侧上包括一个气刀。该设备还包括设置成稳定该物体相对于预定传送路径的位置的电磁稳定设备，该电磁稳定设备在平面的每一侧处包括至少一个第一对电磁稳定构件。
本发明还涉及一种用于稳定由一层熔融金属涂敷的细长金属物体的方法。涂层通过连续地传送该物体穿过熔融金属电镀槽而施加。
这种设备在连续地电镀金属条材时特别有利。下文将参照这种应用描述本发明。然而，需要指出的是，本发明还可应用于电镀其它金属物体，例如金属丝、杆、管或其它细长元件。
背景技术：
在连续电镀例如钢条等金属条材的过程中，钢条连续穿过容纳有通常为锌的熔融金属的电镀槽。在电镀槽中，条材通常在浸没的滚筒下方穿过，然后向上移动并穿过稳定和校正滚筒。条材离开电镀槽并被传送而穿过一组气刀，这些气刀将多余的锌从条材上吹下并回到电镀槽中，以此方式得以控制涂层的厚度。由气刀吹出的气体可以是空气、氮气、蒸汽或惰性气体，但是最经常使用的是空气和氮气。条材接着没有支撑地传送，直到该涂层冷却下来并固化。已涂敷的钢条接着由上滚筒引导或导引到用于将条材切割成单独的条元件或者用于将条材卷绕到滚筒上的装置。通常，条材在竖直方向上离开浸没的滚筒穿过校正和稳定滚筒以及气刀而移动到上滚筒。
当电镀钢条时，致力于得到均匀并且薄的涂层。一种通常的方法是在条材越过上滚筒后测量涂层的质量。该读数用来控制气刀并因此控制涂层的厚度。气刀通常设置为从横梁悬垂，该横梁以可移动方式设置在竖直方向以及朝向条材的方向。气刀还可具有一定角度，使得气体冲击条材上的涂层的角度可以变化。然而，由于钢条的几何形状、条材必须没有支撑地延伸的长度、其速度以及气刀的吹气效果，钢条将会在大致垂直于其传送方向的方向上移动。
出于减小这些横向运动的目的，可采取某种措施，例如使用校正和稳定滚筒，对来自气刀的气流进行精确控制，以及调节钢条速度和/或调节条材没有支撑而延伸的距离。若横向运动没有减小，其将显著地妨碍气刀的精确擦拭，这导致涂层厚度不均。
在公开号为JP 09-202955的日本公报中，示出如何在穿过气刀后借助稳定和张紧条材的滚筒减小金属条材中的振动。条材在平面中相对于其传送方向的位置由传感器测量，信息从该传感器传递到计算机，该计算机根据所获得的值以及与条材的速度有关的信息进行振动分析，计算条材的最优化的张紧以控制条材中的振动。
从公布文献JP 3173755还已知在用于电镀金属条材的设备中设置稳定设备，以便于减小条材的振动。这些稳定设备包括擦除设备，其设置在条材的相应的边缘的角落并与其接触以将该边缘固定在所需位置；和电磁铁，其设置在与条材的宽度相对的区域中、在条材的相对侧及各个引导设备之间，以减小条材的振动。该稳定设备放置在气刀的下游。
该已知设备的一个问题在于，它们不能充分稳定条材。需要将气刀放置得更靠近条材，以使得擦除更为有效，并且获得更高质量的涂层。借助今天的稳定器，这是不可能的，因为必须提供空间以使板在气刀之间振动，这导致涂层厚度变得比所需要的更大。与薄涂层相比，厚涂层导致更昂贵的产品，还导致表面缺陷，例如不均匀涂层。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于稳定并减小在例如金属条材等磁性材料的细长金属物体中的振动的设备，同时利用空气从条材上擦除多余的熔融金属。
根据本发明，该目的借助根据所附权利要求1中所描述的特征部分的特征来实现。
该目的进一步由一种设备实现，该设备包括用于从条材上擦除多余熔融金属的擦除设备。条材连续传送过用于将熔融金属施加到条材上的装置，例如熔融金属电镀槽。试图将条材从熔融金属电镀槽在沿着预定传送路径(x)的传送方向上传送。通过在与具有熔融金属层的金属条材交叉的线上施加空气流，实现了多余熔融金属的擦除。该空气流产生于擦除设备中，该擦除设备包括至少一个第一对气刀，该对气刀在条材的每一侧上具有一个气刀。该设备包括传感器，传感器设置成在与来自气刀的空气流冲击条材的线相邻的区域内探测条材与预定传送路径(x)的偏离。与条材的偏离有关的信息接着被传递到用于控制电磁稳定设备的控制设备。设置成稳定该物体相对于预定传送路径的位置的稳定设备包括至少一个第一对电磁稳定构件，该对电磁稳定构件设置成与气刀相邻并位于条材的每一侧上。由于气刀和电磁稳定构件设置成彼此相邻而减小该物体垂直于传送方向的运动，从而在气刀之间的区域内实现对振动的最优衰减。
从下面的说明和从属设备权利要求2-11，将会清楚本发明的有利的实施方式。
根据有利的实施方式，在靠近通过来自气刀的空气流在板上产生的扰动的附近探测该板的位置。优选地，该扰动在与该扰动相距0-500mm的距离内探测，该扰动即空气流冲击该板的地点，最优选地在该板上与该扰动相距0-200mm的距离内探测。在传感器倾斜的情形中，可以在空气流冲击条材上涂层的线上或线附近测量。
根据优选的实施方式，该设备包括传感器，传感器设置成探测与条材相对于预定传送路径的位置相关的参数值，由此稳定设备设置成将磁力施加到条材上，该磁力对应于所探测到的值，方向与传送方向交叉并且与预定传送路径交叉。所探测到的参数值在信号处理设备中处理，并且控制流到电磁稳定设备中的线圈的电流。传感器适合于设置成在朝向条材的方向上可移动，使得传感器的位置适应于条材的厚度。传感器例如为测量距离的电感传感器或激光传感器。与电感传感器相比，激光传感器的一个优点是可放置在与条材相距更远的距离处。
根据本发明的另一实施方式，每个稳定构件包括至少两个稳定线圈，其中两个稳定线圈设置成在与传送方向交叉的金属条材范围内并且在预定的传送路径上是可移动的。通过设置两个可移动的稳定线圈，不考虑带宽(bandwidth)，获得了涂层的最优质量。
根据本发明的又一实施方式，每个稳定构件包括至少三个稳定线圈，其中至少两个线圈——优选地设置在金属条材边缘上的线圈，在与传送方向交叉的金属条材的范围内是可移动的。通过将至少两个线圈设置成可移动，获得适于相关带宽的稳定。
根据另外一个实施方式，气刀设置在用于控制气刀位置的横梁处，并且该稳定设备设置在该横梁中，用于实现尽可能有效地稳定条材的效果。气刀优选地设置成通过悬挂设备可移动地设置在横梁上，使得冲击条材的空气的角度通过调整气刀角度而进行控制。
根据另外一个实施方式，稳定器固定到保持气刀的横梁外侧。这使得稳定设备在与如下位置相邻的区域上起作用在此位置来自气刀的扰动产生在条材上。
根据另外一个实施方式，稳定器设置在横梁上，该横梁独立于气刀的横梁并且设置成与该气刀的横梁靠近。带有稳定器的横梁设置成在水平朝向条材的方向以及与条材的运动方向大致平行的竖直方向上可移动。这意味着稳定器的位置可以独立于气刀的位置而调整。
本发明的目的还借助根据独立权利要求12中特征部分所描述的特征的方法所实现。
该方法的优选实施方式在从属方法权利要求13-15及下面的段落中限定。
根据本发明另外的实施方式，条材的张紧出现在条材的稳定开始之前。设置在条材的每一侧上的至少两个稳定构件的其中一个构造成利用吸引条材的主动磁力在条材上起作用。当条材沿预定传送路径从初始位置移动到靠近稳定构件的新位置时，借助该主动磁力通过允许条材延伸稍微更长一点的距离而使条材张紧。该主动磁力通过在至少两个稳定设备的其中一个中的线圈的电流上叠加恒定电流而产生。条材的张紧使得条材的稳定更为有效。
本发明的一个优点在于，通过将稳定构件放置得十分靠近气刀，并且由于条材上空气的影响，得以控制在气刀正前方产生的振动。因为该振动被有效地衰减，气刀的喷嘴可放置得更靠近条材，因此气刀的效率得以提高。更为有效的气刀意味着由气刀可擦除更多的层并且获得更薄的层。更薄的层使得涂层表面上的表面波纹减小并且可视缺陷减少，例如所谓的玫瑰图(rose)。
另一优点在于，在气刀的正前方可产生振动节点，这使得条材在气刀正前方静止不动。
下面将通过参照附图而对实施方式进行的描述来解释本发明，其中图1概略地示出了一种用于将涂层施加到金属条材上的装置和一种用于稳定金属条材的设备；图2示出了图1的稳定设备，其中该稳定设备设置成可移动；图3示出了图1的稳定设备，其中传感器在可选择的位置；图4示出了图1的稳定设备，其中激光传感器用作传感器；图5示出了根据可选实施方式的图1的稳定设备，其中稳定设备至少部分地环绕气刀；图6示出了图5的稳定设备的可选实施方式；图7示出了在根据本发明的稳定设备中线圈的设置；和图8概略地示出了在根据本发明的稳定设备中线圈的可选设置。
具体实施例方式
图1示出了在连续传送细长金属条材1穿过容器3中的熔融金属电镀槽2而涂敷该条材时稳定该条材的设备。
该设备包括擦除设备4，该擦除设备用于通过将空气流施加到该金属条材而从条材上擦除多余的熔融金属，并且该擦除设备包括至少一个第一对气刀5、6，该对气刀在条材1的每一侧上包括一个气刀。气刀5、6借助悬挂设备21、22而设置在横梁19、20处，并且因为该横梁设置成在竖直和水平方向上可移动，气刀的位置可相对于条材1的位置而调节。该设备还包括电磁稳定设备7，其设置成稳定条材相对于预定传送路径x的位置。该电磁稳定设备7包括至少一个第一对设置在平面x每一侧上的电磁稳定构件8、9。图1中的每个稳定构件8、9包括铁芯10、11和两个线圈12a-b、13a-b，在图1中在每个稳定构件8、9中只能看到一个线圈12a、13a。每个稳定构件18、19中的一个线圈形成一对线圈12a、13a，这一对线圈彼此电连接并且一起受到控制用于稳定条材。图1中的稳定构件8、9设置成与预定传送路径x相距指定的距离。稳定构件8、9设置在横梁19、20中，以在气刀影响条材的线附近起作用，因此实现对条材尽可能有效的稳定。在浸入到电镀槽的滚筒和设置在稳定设备7下游的上滚筒之间，预定传送路径x大致在y平面内延伸。
在条材的每一侧并且在气刀5、6上，传感器14、15设置成在与来自于气刀的空气流冲击条材1上的金属层的线相邻的区域内探测条材1相对于预定传送路径x的位置。该线形的区域大致在条材的整个宽度上延伸。稳定构件8、9设置成与气刀5、6相邻并根据探测的位置在垂直于条材1的方向上向条材施加磁力。
传感器14、15设置成探测与条材相对于预定传送路径x的位置相关的参数值，由此稳定构件8、9向条材1施加一个对应于所探测的值的力。来自于传感器14、15的信号在信号处理设备17中处理，并且变流器18中的控制程序控制流到稳定构件8、9的电流以稳定条材1。
图2示出了根据图1的设备，其不同之处在于，设置在横梁19、20中的稳定构件8、9设置成在朝向条材1的方向上可移动。传感器14、15设置在气刀5、6上。
图3示出了根据图1的设备，其不同之处在于，传感器14、15设置在稳定构件8、9中，该稳定构件设置在横梁19、20中。
图4示出了图1的稳定设备，其不同之处在于，传感器14、15设置在稳定设备7和气刀5、6之后，并且传感器14、15是用于距离测量的激光切割机。通过使传感器14、15与条材1相距一段距离，便于维护传感器。传感器14、15具有一定角度，使得测量点位于来自气刀5、6的空气冲击条材1的线上或者与该线相邻。
图5示出了本发明的可选实施方式，其中稳定构件的铁芯10、11至少部分地环绕气刀，从而为产生于气刀的空气形成用于从熔融金属层擦除多余金属的开口。传感器14、15设置在铁芯10、11上。
图6示出了图5的稳定设备的可选实施方式，其中气刀固定连接到稳定构件8、9。传感器14、15设置在稳定构件的铁芯10、11和气刀5、6之间。
图7示出了稳定设备4，其中稳定构件5、6包括两个线圈13a、13c，该线圈在与传送方向16交叉的条材1的范围内可移动。图8示出了图7的稳定设备的可选实施方式，其中每个稳定构件8、9包括三个线圈13a-13c，这三个线圈的至少两个线圈13a、13c在与传送方向16交叉的条材1的范围内可移动。通过在最中心线圈13b每一侧设置两个可移动的线圈13a、13c，稳定设备可适应条材的当前宽度。
本发明不限制于所示出的实施方式，本领域的技术人员当然可以多种方式在本发明由权利要求所限定的范围内修改。例如条材可以在水平方向上传送。
权利要求
1.一种用于在通过连续传送磁性材料的细长金属条材(1)穿过熔融金属电镀槽(2)而由金属层涂敷条材(1)时稳定条材的设备，其中条材(1)从电镀槽(2)在沿着预定传送路径(x)的传送方向(16)上传送，该设备包括擦除设备(4)，其通过在与条材(1)交叉的线上施加空气流而从条材(1)擦除多余的熔融金属，其中该擦除设备(4)包括至少一对气刀(5，6)，在条材(1)的每一侧上设置有一个气刀；电磁稳定设备(7)，其设置成稳定条材(2)相对于预定传送路径(x)的位置，并在条材(1)的每一侧上包括至少一个电磁稳定构件(8，9)；以及传感器(14，15)，其设置成探测条材(1)相对于预定传送路径(x)的位置，其特征在于，传感器(14，15)构造成在与来自气刀的空气流撞击条材(1)的线相邻的区域中探测条材相对于预定传送路径(x)的位置，并且电磁稳定构件(8，9)设置成与气刀(5，6)相邻且设置成根据所测到的位置并在大致垂直于预定传送路径(x)的方向上将磁力施加到条材。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述传感器(14，15)设置成在与来自气刀的空气流撞击条材(1)的线相距0-500mm的间隔、优选地0-200mm的间隔的距离的区域内探测与条材相对于预定传送路径(x)的位置相关的参数值。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中每个电磁稳定构件(8，9)包括两个稳定线圈(12，13)。
4.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中每个电磁稳定构件(8，9)包括三个稳定线圈(12，13)。
5.如权利要求3或4所述的设备，其中电磁稳定构件(8，9)中的至少两个稳定线圈沿着条材(1)的宽度方向以可移动方式设置。
6.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中传感器(14，15)是电感传感器。
7.如权利要求1-5中任一项所述的设备，其中传感器(14，15)是用于距离测量的激光切割机。
8.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中传感器(14，15)固定到气刀。
9.如权利要求1-7中任一项所述的设备，其中气刀(5，6)设置在横梁(19，20)处，并且传感器(14，15)位于横梁(19，20)中。
10.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中气刀(5，6)设置在横梁(19，20)处，并且稳定构件(8，9)嵌在横梁(19，20)中。
11.如权利要求1-9中任一项所述的设备，其中稳定构件(8，9)的铁芯(10，11)环绕气刀(5，6)。
12.一种用于在由金属层涂敷磁性材料的细长金属条材(1)时稳定该条材(1)的方法，其中通过连续地传送条材穿过熔融金属电镀槽(2)而施加所述层，该方法包括下列步骤-在沿着预定传送路径(x)的方向上从电镀槽(2)传送金属条材(1)，-通过在与条材交叉的线上将空气流施加到条材(1)而从条材擦除多余的熔融金属，其中空气流由擦除设备(4)产生，该擦除设备在条材(1)的每一侧上包括气刀(5，6)，其特征在于-由传感器(14，15)在与来自气刀(5，6)的空气流冲击条材(1)的线相邻的区域中探测条材(1)相对于预定传送路径(x)位置的位置，-通过将稳定磁力施加到对应于条材相对于预定传送路径(x)的位置的条材(1)而稳定条材(1)相对于预定传送路径(x)的位置。
13.如权利要求12所述的方法，其中稳定磁力在来自气刀(5，6)的空气流冲击金属层的线的附近施加到条材。
14.如权利要求12或13所述的方法，其中由传感器(14，15)对条材(1)位置的探测产生参数值，该参数值控制该稳定磁力的施加及大小。
15.如权利要求12-14中任一项所述的方法，其中条材(1)的张紧在开始稳定条材之前进行，该张紧通过将设置在条材(1)的每一侧上的其中一个稳定构件(8，9)设置成在条材上施加朝向主动稳定构件(8，9)拉伸条材的主动磁力而进行。
16.如权利要求1-11中任一项所述的设备在由金属层涂敷细长金属条材时用于稳定该条材的应用。
全文摘要
一种用于在由金属层涂敷磁性材料的细长金属条材(1)时稳定该条材(1)的设备和方法。条材从电镀槽(2)在沿着预定传送路径(x)的传送方向(16)上传送。用于从该条材(1)擦除多余的熔融金属的擦除设备(4)在与条材(1)交叉的线上施加空气流，其中该擦除设备(4)包括至少一对气刀(5，6)，在条材(1)的每一侧上设置有一个气刀。电磁稳定设备(7)稳定条材(1)相对于预定传送路径(x)的位置。传感器(14，15)探测条材(1)相对于预定传送路径(x)的位置。
文档编号C23C2/40GK1985017SQ200580023406
公开日2007年6月20日 申请日期2005年6月23日 优先权日2004年7月13日
发明者扬-埃里克·埃里克松, 康尼·斯万, 马茨·莫兰德, 卡尔-弗雷德里克·林德贝里, 彼得·勒夫格伦, 斯特凡·伊斯拉埃尔松·坦佩, 本特·吕德霍尔姆 申请人:Abb公司