DE102004034091A1

DE102004034091A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung der Haftreibung zwischen Haspel und Coil

Info

Publication number: DE102004034091A1
Application number: DE102004034091A
Authority: DE
Inventors: Uwe Plociennik; Klaus Küppers; Meiner Meyer; Georg Rebel
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-02-02
Also published as: CN1984830B; ATE388921T1; US7770838B2; WO2006007920A1; CN1984830A; EP1765707A1; JP2008505824A; US20080258000A1; RU2323869C1; DE502005003220D1; EP1765707B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entlastung eines mittels innen liegender Keilflächen von Spreizelementen hydraulisch durch Selbsthemmungseffekt verspannten Haspeldorns. Ein problemloses Abziehen des Coils vom Haspeldorn wird dadurch erreicht, dass der Selbsthemmungseffekt der Spreizelemente durch Aufbringen von in Achsrichtung wirkenden longitudinalen Schwingungen mindestens teilweise oder vollständig aufgehoben wird. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung.

Description

In vielen Bereichen des Anlagebaus treten aufgrund von unerwünschter Haftreibung Negativeffekte auf, die oftmals nur mit großem technischen Aufwand kompensiert werden können.
Beispielsweise wird beim Haspeln von Kaltband der Haspeldorn durch innen liegende Keilflächen hydraulisch verspannt. Nach dem Haspeln sollen durch den Umschlingungsdruck des gecoilten Bandes die Spannsegmente wieder in die Ausgangslage zurückrutschen und damit den Haspeldorn freigeben. Weil jedoch die Neigung der Keilflächen in der Nähe des Haftreibungswinkels liegen, kommt es häufig vor, dass durch ungenügende Schmierung die Segmente nicht kollabieren und das Coil daher nicht frei geben.

Der Stand der Technik zeigt Beispiele, den Selbsthemmungseffekt von Spreizelementen durch Induzierung von Schwingungen zu lösen.

So zeigt das artfremde Dokument DE 21 63 976 A1 ein Verfahren zum Verringern der Reibung zwischen einem Faden und Fadenführungsteilen von Textilmaschinen. Dabei hat man den Faden tangential auf eine Trommel aufgewickelt und axial von der Trommel durch einen Bremsring abgezogen, der aus einem die Trommel im Abstand umgebenden Basisring und sich von diesem zur Speichertromme loberfläche erstreckenden, elastischen, einzeln über den Basisringumfang mit Zwischenabständen verteilten Fingern besteht, die sich vom Basisring aus entlang einer gedachten Kegelfläche nach Innen erstrecken und im Sinne des relativen Umlaufs des Fadens um die Trommel sich in Umfangsrichtung überdeckend geneigt angeordnet sind und mit ihren freien Enden auf einer Schulter der Trommel abgestützt sind, so dass im Faden beim Übergleiten der Finger Vibrationen erzeugt werden.

Das Dokument JP 60244764 A offenbart eine Vorrichtung zum Einlegen und Halten eines leeren Spulenkörpers zwischen einem Träger und einem Griff. Der Griff des Trägers wird durch einen Antrieb abwärts gedrückt, um die leere Spule mit einer Friktionsrolle in Kontakt zu bringen. Eine dabei erzeugte Schwingung wird durch einen Schwingungsdetektor ermittelt, wobei der Detektor am Trägerarm angeordnet ist. Dabei steht der Schwingungsdetektor mit einem Schwingungs-Form-Vergleicher in Verbindung, um die Amplitude zur Zeit A und B mit einer vorgegebenen Referenzamplitude zu vergleichen. Auf diese Weise kann ermittelt werden, ob die leere Spule auf dem Trägerarm fest installiert ist, oder nicht.

Das Dokument DE 2 223 195 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum nichtthermischen Lösen mechanischer Verbindungen. Hierzu wird eines der verbundenen Teile bis zum Lösen der Verbindung mechanischen Schwingungen im Frequenzbereich des Ultraschalls ausgesetzt. Es ist eine Aufspannvorrichtung zum Aufspannen mindestens eines von einer Platte zu lösenden Elementes vorgesehen. Die Aufspannvorrichtung sitzt fest auf einem konusförmigen Dorn, dessen anderes Ende zur Vibrationsübertragung fest mit einem Amplituden steuerbaren, im Frequenzbereich des Ultraschalls arbeitenden mechanischen Geber verbunden ist.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die geeignet sind, beim Haspeln von Kaltband den durch innenliegende Keilflächen hydraulisch verspannten Haspeldorn soweit zu entlasten, dass die Spannsegmente wieder in die Ausgangslage zurück rutschen und damit den Selbsthemmungseffekt lockern bzw. aufheben und ein praktisch problemloses Abziehen der Coils vom Dorn unter vergleichsweise unkomplizierter und preisgünstiger Mittel ermöglichen.

Zur Lösung der Aufgabe sieht das Verfahren nach der Erfindung vor, dass der Selbsthemmungseffekt der Spreizelemente durch Aufbringen von in Achsrichtung wirkenden longitudinalen Schwingungen mindestens teilweise oder vollständig aufgehoben wird.

Die Vorrichtung nach der Erfindung sieht vor, dass an der Stirnseite des Haspeldorns ein Vibrator angebracht ist. Zweckmäßig wird dem Vibrator über eine Drehzuführung oder eine Schnell-Schluss-Kupplung zu dessen Anregung Druckluft zugeführt. Als Vibratoren können ein Pneumatik-Turbinen-Vibrator oder ein Pneumatik-Schlag-Vibrator zum Einsatz kommen.

Durch diese Vibration wird aus der Haftreibung zwischen den Keilflächen der Spreizelemente Gleitreibung mit einem deutlich geringerem Reibkoeffizienten, so dass der Haspeldorn vom Umschlingungsdruck des gecoilten Bandes freigegeben wird und die Spreizelemente unbeachtlich des Schmierungszustandes kollabieren und das Coil freigeben.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausführungsbeispieles einer zu seiner Durchführung geeigneten Vorrichtung beschrieben.
In der Zeichnung zeigen:
1 Im Diagramm den Verlauf von Reibkräften mit und ohne Vibration, den Verlauf von Gewichtskräften in Abhängigkeit von den Zug kräften sowie den Verlauf von Vibrationskräften im Verhältnis zu den damit verlaufenden Haft- bzw. Gleitkräften.
2 Einen Haspeldorn im Schnitt einer Mittelebene mit dem am Ende aufgesetzten Vibrator.
3 im Schnitt eine Drehzuführung für Druckluft zum Antrieb des in longitudinaler Richtung angesetzten Vibrators V.
Nach 1 ergibt sich eine Zugkraft von 140 N gemäß der Kurve A infolge Haftreibung und bei Gleitreibung eine Zugkraft von 100 N gemäß der Kurve B. Die entsprechenden Zugkräfte C reduzieren sich von 140 N bzw. von 100 N auf maximal 50 N bei Vibration. In allen Fällen ist eine Gewichtskraft Fg von 425 N vorgegeben worden.
Entsprechend 1 hat die Kurve A (Haftreibung) für das Verhältnis der Gewichtskraft zu den damit erreichten Zugkräften einen nahezu linearen Verlauf zwischen ca. 115 N und 250 N mit einem Anstieg der Zugkraft um 70 N. Bei einem weiteren Anstieg der Gewichtskraft von 250 N auf 425 N steigt die Zugkraft lediglich um 30 N.
Die Kurve B (Gleitreibung) steigt im Bereich der Gewichtskraft zwischen 115 und 250 um ca. 60 N, während im anschließenden Bereich der Gewichtskräfte zwischen 250 und 425 die Zugkräfte lediglich um den geringen Betrag von 10 N steigen. Doch auch hier liegt der Reibkoeffizient deutlich über μ = 0,2.
Die entsprechenden Werte der Kurve C (Vibration) zeigen demgegenüber einen annähernd linearen Kurvenverlauf, mit einem fast konstanten Reibkoeffizienten von μ = 0,12.
Die 2 zeigt einen Haspeldorn 1 in halb geöffnetem Zustand. Darin sind auf jeder Seite eine Reihe von im vorliegendem Falle vier Keilflächen S gezeigt, die bei Achsialbewegung des Dornes einen Selbsthemmungseffekt hervorrufen. An der Stirnseite 2 des Haspeldorns 1 ist ein Vibrator V angebracht. Durch dessen Anordnung in axialer Richtung an dem Haspeldorn 1 werden von diesem erzeugte Vibrationen in longitudinaler Richtung entlang der Achse x-x durch den Dorn 1 geleitet und verursachen dabei im Auftreffen auf die Schrägflächen S eine Enthemmung der Spreizkräfte des Haspeldorns. Mit einer derartigen Entlastung wird erreicht, dass die Spreizelemente wieder in die Ausgangslage zurück rutschen und damit den Selbsthemmungseffekt lockern bzw. aufheben und ein praktisch problemloses Abziehen der Coils vom Dorn 1 unter vergleichsweise unkomplizierten und preisgünstigen Mitteln ermöglichen.
Als Vibrationsvorrichtung wird bevorzugt ein Pneumatik-Schlag-Vibrator 1 verwendet. Dessen Vibration setzt die Reibung zwischen den Keilflächen S der Spreizelemente soweit herab, dass der Haspeldorn 1 vom Umschlingungsdruck des gecoilten Bandes freigegeben wird und die Spreizelemente unbeachtlich ihres Schmierungszustandes kollabieren und das Coil freigeben.
Der in 3 im Schnitt gezeigte Vibrator V besitzt ein Gehäuse 1' mit einem endständigen Flansch 9, mit welchem er an der Haspelwelle 4 des Haspeldorn 1 mittels einer Schraubverbindung fest verbunden ist.
Im vorliegendem Falle handelt es sich um einen Pneumatik-Schlag-Vibrator zur Erzeugung von longitudinalen Schlagimpulsen. Dessen Funktion ähnelt derjenigen eines sogenannten Pressluft-Hammers wobei ein im Gehäuse lose geführtes Werkzeug wie ein Hammer durch Beaufschlagung mit Luft hin- und hergeschossen wird.
Der Vibrator umfasst einen fliegenden Kolben 2 mit Überschneidungskanten zur Wechselwirkung.
Der Innenraum des Vibrators 1 ist mit dem Deckel 3 verschlossen. An diesem befindet sich eine Ventilanordnung 5, 6, 7, die zwecks Ingangsetzung der Schlagarbeit des Schlagkörpers 2 geöffnet bzw. geschlossen werden kann.
Druckluft strömt aus dem Zufuhrkanal 8 durch den Körper des Vibrators 1 und entweicht nach Erregung des Schlagkörpers 2, wie zeichnerisch angedeutet, durch eine Öffnung des Ventils 6 in die freie Atmosphäre.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung lösen in idealer Weise die gestellte Aufgabe.

Claims

Verfahren zur Entlastung eines mittels innen liegender Keilflächen von Spreizelementen hydraulisch durch Selbsthemmungseffekt verspannten Haspeldorns, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbsthemmungseffekt der Spreizelemente durch Aufbringen von in Achsrichtung wirkenden longitudinalen Schwingungen mindestens teilweise oder vollständig aufgehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen eines besonders geeigneten Frequenzbereiches der Schwingungen die Spreizelemente in einem Frequenzband zwischen einer relativ niedrigen Frequenz und einer relativ hohen Frequenz in Schwingungen erregt werden, bis der Selbsthemmungseffekt aufgehoben ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite (2) des Haspeldorns (1) ein Vibrator (V) angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrator (V) mittels einer Drehzuführung oder einer Schnell-Schluss-Kupplung an eine Druckluftversorgung (9) angeschlossen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als geeignete Vibratoren Pneumatic-Turbinen-Vibratoren oder Pneumatic-Schlag-Vibratoren einsetzbar sind.