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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Bandhaspel zum Aufhaspeln eines
Metallbandes mit einem Wickeldorn, diesem zugeordneten Andrückrollen
und verstellbaren Umlenkschalen zum Andrücken des vorderen
Endes des Metallbandes gegen den Wickeldorn.
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In
Walzwerken werden Metallbänder zu Tafeln oder zu gewickelten
Bunden, den so genannten Coils, geformt, um den Transport sowie
die Weiterverarbeitung bei einem Kunden zu ermöglichen.
Die Coils entstehen, wenn ein in gerader Richtung gefördertes
Metallband in einer Haspelanlage radial aufgewickelt werden soll.
Das Metallband ist beispielsweise ein Produkt einer Kalt- oder einer
Warmbandstraße. Je nach Anlagentyp kann die Temperatur
des Metallbandes bis zu 800°C betragen.
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Haspelanlagen
funktionieren derart, dass ein Metallband auf einen rotierenden
Haspeldorn geführt wird. Hierzu werden Führungselemente
wie beispielsweise Umlenkschalen, Umlenkrollen, Riemenbänder
oder dgl. eingesetzt. Wenn der Haspeldorn nach dem Anwickeln das
Metallband trägt und der Bandzug aufgebaut ist, können
die Führungselemente von dem Metallband abgeschwenkt werden.
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Diese
können, falls nötig, beim Erreichen des Bandendes,
wenn das Metallband den Zug durch Ausfädeln aus dem Walzgerüst
oder dem Treibapparat der Haspelanlage zu verlieren droht, wieder
angeschwenkt werden. Dadurch wird verhindert, dass das Bandende
aufgrund seiner Fliehkräfte oder seiner Eigensteifigkeit
umherschlägt und die Führungselemente sowie die
Bandoberfläche beschädigt. Außerdem wird
verhindert, dass das Coil durch den Zugverlust im Band seine Form
verliert und ähnlich einer Uhrfeder aufspringt, wenn keine
Radialkraft von außen auf das Coil einwirkt.
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Aus
der
DE 29 39 894 A1 ist
ein Bandhaspel zum Wickeln von Bändern zu Coils bekannt,
der Anpressrollen zur Anpressung eines zu wickelnden Bandes gegen
eine Trommel aufweist. Der Bandhaspel umfasst ferner Führungsschürzen
zur Führung des Bandes am Umfang der Trommel in den Umfangsbereichen
zwischen den Anpressrollen. Die Anpressrollen und die Führungsschürzen
werden durch unabhängig voneinander schwenkbare Gestellteile gehalten.
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Gemäß einem
weiteren in den 1, 2 und 3 gezeigten
Stand der Technik funktioniert der Aufwickelvorgang so, dass ein
Metallband 1 (1), das auf einen Haspeldorn 2 aufgewickelt werden
soll, durch einen Haspelschacht 3 läuft, der einerseits
von einer Umlenkschale 4 und andererseits von einer Schachtklappe 5 gebildet
wird. Ferner wird das Metallband 1 beim Aufwickeln auf
den Haspeldorn 2 durch weitere Umlenkschalen 6, 7 sowie durch
zwischen den Umlenkschalen 4, 6, 7 angeordnete
Andrückrollen 8, 9, 10 geführt.
Die Andrückrollen 8, 9, 10 sorgen
dafür, dass sich das Metallband 1 eng um den Haspeldorn 2 schmiegt.
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Nachdem
eine vordere Kante 11 des Metallbandes 1 an den
Umlenkschalen 6, 7 und den Andrückrollen 8, 9, 10 vorbeigelaufen
ist, läuft sie an der Umlenkschale 4 vorbei und
auf eine an dieser angebrachte vordere Spitze 12 zu. Durch
die ungünstige Ausformung der Spitze 12 stößt
das Metallband 1 mit seiner vorderen Kante 11 unter
Umständen nahezu senkrecht auf das aus einer Richtung 13 durch den Haspelschacht 3 nachfolgende
Metallband 1. Dabei kann es zu Ausbeulungen 14 (2)
des Metallbandes 1 kommen, wenn durch das Auftreffen der
Metallbandkante 11 auf das nachgeförderte Metallband 1 die
vordere Kante 11 gestoppt oder abgebremst wird. Es wirkt
somit eine große Kraft auf die vordere Kante 11 und
auf die Andrückrollen 8, 9, 10.
Der Vorgang reduziert die Kontaktkraft zwischen dem Metallband 1 und
der Haspeldornoberfläche und bewirkt dadurch ein zusätzliches
Ausbeulen 14 des Metallbandes 1. Ein lokales Abheben
des Metallbandes 1 vom Haspeldorn 2 geschieht
dann zwangsläufig.
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Die
Form der Spitze 12 (1, 2, 3)
repräsentiert ein erstes Ausführungsbeispiel für
die Spitze der Umlenkschale 4 im Stand der Technik. Sie
ist vorteilhafterweise so „stumpf” gestaltet, dass
sie bei maximalem Coildurchmesser nicht in die letzte Windung 15 eines
von dem Metallband 1 gebildeten Coils 16 eintauchen
und die außen liegende Oberfläche der letzten
Windung 15 beschädigen kann. Für den
Anwickelvorgang nach 1 wäre stattdessen
eine spitzere Form der Spitze gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel, wie sie in 3 mit dem
Bezugszeichen 17 dargestellt ist, vorteilhaft, um das Metallband 1 beim
Anwickeln möglichst eng um den Haspeldorn 2 zu
führen. Die Spitze 17 würde aber nachteiliger
Weise die äußere Windung 15 streifen
und beschädigen, wenn der Coildurchmesser eine bestimmte
Größe erreicht hat oder maximal ist. Die Spitze 17 wäre
auch deshalb nicht sinnvoll realisierbar, da sie konstruktionsbedingt
ein Anliegen der Andrückrolle 10 an der letzten
Windung 15 des Coils 16 verhindern würde.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, einen Bandhaspel zu schaffen, mit
dem sich ein Metallband sowohl zu Beginn eines Wickelvorgangs als
auch insbesondere am Ende des Wickelvorgangs optimal aufwickeln
lässt.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe bei einem Bandhaspel der eingangs genannten Art dadurch
gelöst, dass wenigstens eine der Umlenkschalen mit einer
Spitze ausgestattet ist, die gegenüber der Umlenkschale
verstellbar ist.
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Durch
die erfindungsgemäß verstellbar ausgebildete Spitze
der Umlenkschale wird einerseits sichergestellt, dass das Metallband
zu Beginn des Wickelvorgangs möglichst eng an den Haspeldorn
angewickelt wird, aber andererseits die Spitze während des
weiteren Aufwickelvorgangs nicht mehr stören und insbesondere
nicht das Aufbringen der letzten Lage auf das Coil beeinträchtigen
kann. Insbesondere kann die Spitze vorteilhafterweise nach dem Aufbringen
der ersten Windung auf dem Wickeldorn aus dem Wickelbereich des
Metallbandes wegbewegt werden, ohne dass dann bereits die Umlenkschale gegenüber
dem Wickeldorn bewegt werden müsste.
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Als
besonders geeignet erweist sich eine Ausgestaltung der Spitze bzw.
der die Spitze tragenden Umlenkschale, mit einer Kontur, die wenigstens im
Wesentlichen wie der gegenüberliegende Wickeldorn und das
darauf gewickelte Metallband gekrümmt ist.
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Vorzugsweise
lässt sich die Spitze entweder durch eine Drehbewegung
oder eine lineare Bewegung gegenüber der Umlenkschale verstellen,
wobei beide Bewegungen auch überlagert oder nacheinander
ausgeführt werden können. Die Spitze kann im Laufe
eines Aufwickelvorgangs aus der Andrückposition zu Beginn
des Wickelvorganges mit zunehmender Anzahl der aufgewickelten Windungen
des Metallbands in eine von dem Wickeldorn weiter entfernte Ruheposition überführt
werden. Vor Beginn eines neuen Aufwickelvorganges wird die Spitze
wieder in die Andrückposition bzw. an den Wickeldorn herangeführt.
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Die
Spitze lässt sich auf verschiedene Weise antreiben. In
Betracht kommen eine hydraulische, eine mechanische oder eine elektromechanische
Antriebsweise.
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Mit
Vorteil ist der Bandhaspel so ausgestaltet, dass die Spitze an einem
vorderen Ende einer Umlenkschale, an einem Umlenkschalenkopf, angeordnet
ist. Anders ausgedrückt, kann die Spitze als Umlenkschalenkopf
ausgebildet sein. Dabei wird die Spitze durch Drehung des Umlenkschalenkopfes
gegenüber der Umlenkschale verstellbar, insbesondere aus
der Andrückposition weg schwenkbar.
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Da
Metallbänder verschiedener Banddicke mit demselben Bandhaspel
aufgewickelt werden sollen, lässt sich in einer vorteilhaften
Ausgestaltung des Bandhaspels der Abstand, den die Spitze bezüglich
des Wickeldorns in der Andrückposition einnimmt, entsprechend
der Dicke des aufzuwickelnden Metallbandes einstellen.
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Mit
Vorteil lässt sich auch vorsehen, dass eine Vorrichtung
zur Einstellung der Andrückposition der Spitze, insbesondere
ein Hydraulikzylinder zum Verschwenken des Umlenkschalenkopfes,
mit einer Positionsmessvorrichtung ausgestattet ist. Dann kann die
Dicke des Metallbandes unmittelbar in ein Distanzmaß für
die Einstellung der Andrückposition der Spitze umgerechnet
werden.
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Hierzu
umfasst die Positionsmessvorrichtung mit Vorteil eine Recheneinheit
zur Berechnung des einzustellenden Abstands. Weiterhin ist es von Vorteil,
wenn sich die Spitze in einem Bereich zwischen zwei Anschlägen
bewegen lässt.
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Mit
Vorteil lässt sich wenigstens einer der Anschläge
einstellen, insbesondere durch ein Beilagepaket.
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Um
Beschädigungen der Spitze oder des Metallbandes zu vermeiden,
wird in einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung die
Spitze bzw. der Umlenkschalenkopf von dem Wickeldorn weggeschwenkt
oder weggezogen, wenn eine vorgegebene Kraft auf die Spitze überschritten
wird.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nachstehend
wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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4 einen
Querschnitt durch einen Bandhaspel mit verstellbarer Spitze;
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5 einen
Querschnitt durch einen Bandhaspel mit detaillierter Darstellung
eines Antriebs für die verstellbare Spitze, und
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6 ein
Schema eines Regelkreises zur Positionseinstellung der in 5 dargestellten
Spitze unter Berücksichtigung der durch das Metallband
auf die Spitze ausgeübten Kraft.
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Das
Ziel der Erfindung besteht darin, dass bei jedem Anwickelvorgang
ein Metallband 20 (4) so eng
wie möglich um einen Wickeldorn 21 gewickelt wird.
Hiermit soll sichergestellt werden, dass möglichst früh
ein Zug in dem Metallband 20 entsteht, d. h. zwischen dem
Wickeldorn 21 und einem (hier nicht dargestellten) Treibapparat.
Außerdem soll sich das Metallband 20 während
des Aufwickelvorgangs nicht von dem Wickeldorn 21 lösen. Stöße,
wie sie im Stand der Technik durch das Auftreffen der vorderen Kante 11 des
Metallbandes 1 (2) auf das in den Haspelschacht 25 einlaufende Metallband 1 vorkommen,
sollen vermieden werden, damit das einlaufende Metallband 20 fest
um den Wickeldorn 21 gewickelt wird und dabei keine Ausbeulungen 14 bildet,
wie sie in 2 dargestellt sind. Der Anwickelvorgang
wird durch die Erfindung insgesamt sicherer und erfolgt stoß-
und schwingungsfrei.
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Hierzu
wird die vordere Kante 24 des Metallbandes 20 beim
Anwickeln (Bereich 23) durch eine geeignet spitz ausgeformte
Spitze 22 tangential oder nahezu tangential zu dem durch
den Haspelschacht 25 nachgeförderten Metallband 20 ge führt.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass sich im Bereich einer Andrückrolle 26 lediglich
der Dickenunterschied aufgrund der zusätzlichen Lage des
Metallbandes 20 bemerkbar macht. Die Spitze 22 und
eine Umlenkschale 27, auf der die Spitze 22 verstellbar
angebracht ist, weisen beide wenigstens im Wesentlichen dieselbe
Krümmung wie der Wickeldorn 21 auf.
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Damit
ist zwar einerseits ein optimierter Anwickelvorgang möglich,
andererseits jedoch muss gemäß der Erfindung das
Problem gelöst werden, dass die Spitze 22 bei
Beendigung des Wickelvorgangs nicht in den Raumbereich hineinragt,
der von den äußeren Windungen 15 des
Coils 16 eingenommen wird. Es ist sonach gemäß der
Erfindung vorzusehen, dass die Spitze 22 einerseits beim
Anwickeln das Metallband 20 führt, andererseits
aber bei Beendigung des Wickelvorgangs nicht im Wege steht.
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Demgemäß sieht
die Erfindung einen Mechanismus vor, der es erlaubt, die Spitze 22 von
dem Coil wegzuschwenken. Die Spitze 22 (5)
ist zu diesem Zweck an einen rundstabförmigen Umlenkschalenkopf 30 angeformt,
der um mindestens einen Drehpunkt 29 drehbar gelagert ist.
Der Umlenkschalenkopf 30 mit der Spitze 22 ist
in einer Umlenkschale 28 aufgenommen und dort gegenüber
dieser schwenkbar gelagert. Die Kontur des Umlenkschalenkopfes 30 mit
der Spitze 22 wird im Bereich des Haspelschachts 25 durch
eine Gerade 31 gebildet. In der Nachbarschaft zu dem Wickeldorn
oder dem Coil 16 wird die Form der Spitze 22 durch
eine wenigstens im Wesentlichen kreisförmige oder kreisähnliche Kontur 32 mit
mindestens einem Radius gebildet, der an den Radius des Wickeldorns 21 bzw.
des Coils 16 angepasst ist.
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Ein
Doppelpfeil 33 zeigt die möglichen Dreh- oder
Schwenkbewegungen, die die Spitze 22 mit dem Umlenkschalenkopf 30 gegenüber
der Umlenkschale 28 vollziehen kann. Wenn sie von der Anwickelposition,
nachfolgend auch Andrückposi tion genannt, in die bei Beendigung
des Wickelvorgangs einzunehmende Position geschwenkt wird, schwenkt der
Umlenkschalenkopf 30 mit der Spitze im Uhrzeigersinn. Der
Umlenkschalenkopf 30 besitzt mindestens einen Schwenkarm 34,
der an einer Kolbenstange 35 eines pneumatischen oder hydraulischen
Zylinders 36 drehbar angelenkt ist. Dieser ist in der Lage,
den Umlenkschalenkopf 30 mit der Spitze 22 in Richtung
des Pfeils 33 zu bewegen.
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Grundsätzlich
kommen zur Bewegung des Umlenkschalenkopfs 30 nicht nur
Drehbewegungen, sondern als auch lineare Bewegungen oder beide Bewegungsarten
in Betracht; siehe Pfeile 33, 37. Entsprechend
kann eine Mehrzahl von Zylindern vorgesehen werden, welche die eine
oder die andere Bewegung der Spitze veranlassen. Die unterschiedlichen
Bewegungsarten können zeitgleich überlagernd oder
zeitlich nacheinander erfolgen.
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Damit
die Aufgabe des tangentialen Führens des Metallbandes 20 insbesondere
beim Anwickeln bei unterschiedlichen Metallbanddicken durch die vordere
Spitze 22 optimal erfolgt, ist es sinnvoll, den Abstand 39,
der von der Oberfläche des Wickeldorns 21 oder
der äußeren Windung 15 des Coils 16 bis
zu der gegenüberliegenden Fläche des Umlenkschalenkopfes 30 bzw.
zu der Spitze 22 reicht, einstellbar zu gestalten. Zu diesem
Zwecke ist der Hydraulikzylinder 36 mit einer Positionsmessvorrichtung 38 gekoppelt.
Die Positionsmessung kann mit verschiedenen Prinzipien realisiert
werden, beispielsweise über einen Volumenstrommesser, der
das Volumen des Fluids in dem Hydraulikzylinder 36 misst.
Ebenso kann auch ein elektrischer Weggeber, vorhanden sein. Ist die
Position des Hydraulikzylinders 36 bekannt, kann mit Hilfe
eines Algorithmus, der die Geometrie des Umlenkschalenkopfes 30,
der Umlenkschale 28, des Wickeldorns 21 und die
auf den Wickeldorn aufgebrachten Wickellagen des Metallbandes 20 berücksichtigt,
ein Ist-Wert für den Abstand 39 berechnet werden,
und es kann dann der Abstand 39 auf einen gewünschten
Soll-Wert eingestellt werden. Die Einstellung erfolgt durch eine Bewegung
der Spitze 22 ggf. mit dem Umlenkschalenkopf 30 gegenüber
der Umlenkschale 28.
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Um
die Spitze 22 des Umlenkschalenkopfes 30 vor Beschädigungen
zu schützen, ist es möglich, dass der Zylinder 36 den
Umlenkschalenkopf 30 ab dem Erreichen einer voreingestellten
oberen Kraftgrenze von dem Metallband wegschwenkt und somit die
vordere Kante 24 des Metallbandes 20 freigegeben
ist. Mit Hilfe eines Regelkreises (6) lässt
sich eine Position der Spitze 22 und/oder die Kraft, mit
der die Position der Spitze 22 gehalten werden soll, einregeln.
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Die
Umlenkschale 28 besitzt mindestens einen ersten Anschlag 40,
der die Drehung des Umlenkschalenkopfes 30 linksdrehend
begrenzt und mindestens einen zweiten Anschlag 41, der
die Drehung des Umlenkschalenkopfes 30 rechtsdrehend begrenzt.
Eine Kante 42 des Umlenkschalenkopfes 30 kann
höchstens bis gegen den Anschlag 41 bewegt werden
kann. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Umlenkschalenkopf 30 bei
einer Rechtsdrehung gegen das aufgewickelte Metallband 20 stößt und
dessen Oberfläche beschädigt.
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Vorzugsweise
lassen sich die beiden Anschläge 40, 41 einstellen,
beispielsweise durch Beilagepakete, so dass der Umlenkschalenkopf 30 auch dann
sehr einfach angesteuert werden kann, wenn der Haspel nur eine einzige
Banddicke oder Bänder mit einem eingeschränkten
Banddickenbereich wickeln soll.
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In 6 ist
ein Positions-Regelkreis zur Einstellung einer Soll-Position des
Hydraulikzylinders 36 bzw. der Spitze 22 mittels
eines untergeordneten Regelkreises zur Kraftregelung dargestellt.
Dabei wird die Ist-Position der Spitze maximal nur bis zum Erreichen
eines vorgegebenen Kraftlimits an die vorgegebene Soll-Position
angenähert. Anhand des über einen Druckmesser
gemessenen Drucks in dem Hydraulikzylinder 36 und der diesem
entsprechenden Ist-Kraft regelt der unterlegte Kraftregelkreis die
Andrückkraft der Spitze gegen das Metallband in der aktuellen
Ist-Position auf eine vorgegebene Sollkraft, die kleiner als das
Kraftlimit sein kann.
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Gemäß der
Erfindung kann auch die Anpresskraft der Andrückrolle 26 und/oder
deren Abstand 43 (4) bezüglich
des Wickeldorns 21 eingestellt werden. Die Einstellung
erfolgt vorzugsweise im Ansprechen auf die von dem Regelkreis gemäß 6 ermittelten
Ergebnisse.
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- 1
- Metallband
- 2
- Wickeldorn
- 3
- Haspelschacht
- 4
- Umlenkschale
- 5
- Schachtklappe
- 6
- Umlenkschale
- 7
- Umlenkschale
- 8
- Andrückrolle
- 9
- Andrückrolle
- 10
- Andrückrolle
- 11
- vordere
Kante des Metallbandes 1
- 12
- Spitze
- 13
- Richtung
- 14
- Ausbeulung
- 15
- äußere
Windung
- 16
- Coil
- 17
- Spitze
- 18
-
- 19
-
- 20
- Metallband
- 21
- Wickeldorn
- 22
- Spitze
- 23
- Bereich
des Aufeinandertreffens
- 24
- vordere
Kante des Metallbandes 20
- 25
- Haspelschacht
- 26
- Andrückrolle
- 27
- Umlenkschale
- 28
- Umlenkschale
- 29
- Drehpunkt
- 30
- Umlenkschalenkopf
- 31
- Gerade
- 32
- kreisförmige
Kontur
- 33
- Pfeil
- 34
- Arm
- 35
- Kolbenstange
- 36
- Hydraulikzylinder
- 37
- Pfeil
- 38
- Positionsmessvorrichtung
- 39
- Abstand
- 40
- Anschlag
- 41
- Anschlag
- 42
- Kante
- 43
- Abstand
- 44
- Spalt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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