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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen einer Haspelvorrichtung, bei der ein Reinigungselement in der Haspelvorrichtung aufgenommen wird und zumindest eine Andrückrolle der Haspelvorrichtung in Kontakt mit dem Reinigungselement gebracht wird, um die Umfangsfläche der Andrückrolle zu reinigen.
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Ein solches Verfahren ist in der
CN 201455047 U beschrieben. Gemäß dieser Lösung wird ein Reinigungselement in eine Haspelvorrichtung eingefahren, wobei bei Rotation des Reinigungselements die Andrückrollen der Haspelvorrichtung gereinigt werden können, nachdem diese in Kontakt mit dem Reinigungselement gebracht wurden.
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Hierdurch kann bereits auf aufwändige Maßnahmen verzichtet werden, um die Andrückrollen der Haspelvorrichtung zu reinigen, die bislang darin bestanden, dass sich ein Arbeiter ins Innere der Haspelvorrichtung begab, um mittels einer Rotationsbürste besagte Reinigung per Hand vorzunehmen. Dies ist insbesondere unter Sicherheitsgesichtspunkten problematisch und behindert den Betrieb einer Anlage zur Herstellung eines Metallbandes erheblich.
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Nachteilig ist allerdings, dass bei der vorbekannten Lösung der automatisierte Reinigungsprozess immer noch mit viel Erfahrung erfolgen muss, damit zwischen den zu reinigenden Andrückrollen und dem Reinigungselement ein hinreichend großer, allerdings auch nicht zu großer Kontaktdruck besteht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass es möglich wird, den Reinigungsvorgang präziser und schneller durchführen zu können.
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Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist:
- a) Anordnen mindestens eines Kalibrierelements am Reinigungselement, wobei das Kalibrierelement eine radiale Referenzfläche für ein Reinigungsmittel des Reinigungselements bildet;
- b) Platzieren des Reinigungselements samt Kalibrierelement in der Haspelvorrichtung;
- c) Heranfahren der mindestens einen Andrückrolle an das Reinigungselement, bis Kontakt zwischen der Andrückrolle und dem Kalibrierelement besteht und Ermitteln der Position der Andrückrolle;
- d) Entfernen des mindestens einen Kalibrierelements vom Reinigungselement;
- e) Durchführung des Reinigungsvorgangs der mindestens einen Andrückrolle, wobei diese auf die gemäß Schritt c) ermittelte Position zuzüglich eines Zustellbetrags auf das Reinigungselement zugestellt wird.
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Das Platzieren des Reinigungselements samt Kalibrierelement in der Haspelvorrichtung gemäß obigem Schritt b) erfolgt bevorzugt durch Spannen des Reinigungselements auf einem Haspeldorn.
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Als Reinigungsmittel werden bevorzugt Bürsten verwendet.
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Der Zustellbetrag gemäß obigem Schritt e) beträgt bevorzugt zwischen 0,1 mm und 5 mm, besonders bevorzugt zwischen 2 mm und 3 mm.
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Das Anordnen des mindestens einen Kalibrierelements am Reinigungselement erfolgt bevorzugt durch Anschrauben. Als Kalibrierelement kommt dabei bevorzugt mindestens ein Kalibrierring zum Einsatz.
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Eine Fortbildung des vorgeschlagenen Verfahrens sieht vor, dass das genannte Prinzip auch für die Reinigung der Bundwagenrollen eines Bundwagens genutzt wird. Hiernach werden nach der Durchführung des oben genannten Schritts b) weiterhin die Schritte ausgeführt:
- f) Einfahren eines Bundwagens mit einem Hubtisch in die Haspelvorrichtung, wobei auf dem Hubtisch mindestens eine Bundwagenrolle angeordnet ist;
- g) Anheben des Hubtisches, bis Kontakt zwischen der Bundwagenrolle und dem Kalibrierelement besteht, und Ermitteln der Position der Bundwagenrolle;
- h) Entfernen des mindestens einen Kalibrierelements vom Reinigungselement;
- i) Durchführung des Reinigungsvorgangs der mindestens einen Bundwagenrolle, wobei diese auf die gemäß Schritt g) ermittelte Position zuzüglich eines Zustellbetrags auf das Reinigungselement zugestellt wird.
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Für die Reinigungsmittel und die Zustellbeträge gelten auch hier die obigen Ausführungen.
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Während der Durchführung des Reinigungsvorgangs gemäß obigem Schritt i) erfolgt bevorzugt zumindest eine zeitweise Rotation der Bundwagenrolle. Hierbei ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Rotation der Bundwagenrolle bei Kontakt mit dem rotierenden Reinigungselement durch periodisches Abbremsen der Bundwagenrolle erfolgt.
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Die mindestens eine Andrückrolle und/oder die mindestens eine Bundwagenrolle kann dabei von einer Kamera beobachtet und hiermit der Zustand der Oberfläche der Rolle überwacht werden. Hierdurch ist es möglich, die Notwendigkeit einer Reinigung der Rollen rechtzeitig zu erkennen und so einen optimierten Prozessverlauf sicherzustellen.
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Das vorgeschlagene Verfahren stellt also darauf ab, dass für die Zustellung der zu reinigenden Rollen auf das Reinigungselement (Bürstencoil) ein genauer Betrag im Vorfeld der Reinigung ermittelt wird, der durch einen Kalibriervorgang ermittelt wird. Ist dies geschehen, kann dann präzise und schnell die genaue Zustellung der zu reinigenden Rollen erfolgen, was nicht nur den Reinigungsvorgang selbst verbessert, sondern auch die benötigte Zeit für den Reinigungsvorgang reduziert und damit den Prozess wirtschaftlicher macht.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
- 1 schematisch die Seitenansicht einer Haspelvorrichtung, in der ein Reinigungselement in Form eines Bürstencoils angeordnet ist, wobei eine Andrückrolle sowie zwei Bundwagenrollen dargestellt sind,
- 2 in perspektivischer Darstellung das Reinigungselement in Form des Bürstencoils, wobei dieses in einer Transportbox angeordnet ist, die von einem Kran bewegt werden kann,
- 3 in perspektivischer Darstellung das Reinigungselement, wobei an diesem zwei Kalibrierringe angeschraubt sind,
- 4 in der Seitenansicht einen Teil der Haspelvorrichtung, wobei eine integrierte Versorgung mit Schleifkühlmittel dargestellt ist,
- 5 in der Seitenansicht einen Teil der Haspelvorrichtung, wobei eine Kamera zur Überwachung der Oberflächenbeschaffenheit einer Andrückrolle dargestellt ist, und
- 6 drei Verläufe der Umfangsgeschwindigkeit über der Zeit des Bürstencoils und einer zu reinigenden Bundwagenrolle.
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In 1 ist schematisch eine Haspelvorrichtung 1 zu sehen, die einen dehnbaren Haspeldorn 6 aufweist, auf dem ein Reinigungselement 2 in Form eines Bürstencoils gespannt ist. Die Haspelvorrichtung 1 hat weiterhin drei gleichmäßig um den Umfang herum verteilte Andrückrollen 3 (von denen nur eine dargestellt ist), die beim Aufwickeln eines Bandes dieses zum Coil formen.
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Unterhalb des Reinigungselements 2 ist ein Bundwagen 7 angeordnet, der einen Hubtisch 8 aufweist. Der Hubtisch 8 weist Bundwagenrollen 9 auf.
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Zum Reinigen der Umfangsfläche 4 der Andrückrollen 3 und auch zum Reinigen der Bundwagenrollen ist das Reinigungselement 2 in der Weise ausgestaltet, wie es aus den 2 und 3 ersichtlich ist. Demnach hat das Reinigungselement 2 über seinen Umfang eine Anzahl von Bürsten 12, die bei entsprechender Kontaktaufnahme mit den Rollen 3, 9 deren Umfangsfläche bürsten und demgemäß reinigen. Die radial außenliegenden Flächen der Bürsten 12 bildet eine zylindrische Hüllfläche.
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In
2 ist zu erkennen, dass das Reinigungselement
2 in einer Transportbox
11 gelagert werden kann, wobei die Transportbox
11 dazu dient, das Reinigungselement
2 per Kran in die Haspelvorrichtung
1 zu verbringen. Prinzipiell ist eine solche Vorgehensweise in der eingangs genannten
CN 201455047 U beschrieben.
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Wesentlich ist, dass vor dem eigentlichen Reinigungsvorgang am Reinigungselement 2 im Ausführungsbeispiel zwei Kalibrierelemente 5 in Form von Kalibrierringen angebracht, d. h. angeschraubt werden, die eine zylindrische Außenumfangsfläche aufweisen, die mit der Hüllfläche der Bürsten 12 korrespondiert.
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Wenn das Reinigungselement 2 mit angebrachten Kalibrierringen 5 in die Haspelvorrichtung 1 eingebracht wird, werden in einer Art Lernzyklus zunächst die Andrückrollen 3 und dann auch die Bundwagenrollen 9 an die Kalibrierringe 5 herangefahren und die jeweiligen Positionen von Andrückrolle bzw. Bundwagenrolle gemessen und gespeichert.
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Wenn anschließend die Kalibrierringe 5 wieder vom Reinigungselement 2 entfernt sind und das Reinigungscoil in der Haspelvorrichtung 1 platziert ist, liegen genaue Informationen vor, mit welcher Zustellung sowohl die Andrückrollen 3 als auch die Bundwagenrollen 9 an das Reinigungselement 2 und konkret an die Bürsten 12 herangefahren werden müssen, um in Kontakt mit dem Reinigungselement 2 zu geraten. Wird dann eine vorher festgelegte weitere Zustellung, bevorzugt zwischen 2 mm und 3 mm vorgesehen, tauchen die Bürsten 12 genau um den Betrag in die Umfangsfläche der Rollen 3 bzw. 9 ein, um diese optimal zu reinigen.
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Somit wird vorteilhaft ein automatisierter Reinigungsprozess mithilfe des Bürstencoils 2 möglich, d. h. dieser Prozess ist wesentlich besser steuerbar als bei vorbekannten Lösungen. Durch den Prozess können Aufbackungen an der Oberfläche der Andrückrollen 3 und auch der Bundwagenrollen 9 insbesondere im Warmbandhaspel effektiv entfernt werden. Durch den automatisierten Reinigungsprozess erhöht sich die Qualität des gewalzten Bandes; die Produktivität der Anlage sowie die Arbeitssicherheit bei der Wartung steigen.
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Die genannte Kalibrierung wird also eingesetzt, um die Automatisierung des Reinigungsprozesses und deren Prozessstabilität zu erhöhen, d. h. die Bewegungsabläufe werden mit erhöhter Genauigkeit durchgeführt. Eine Kalibrierung ist insbesondere bei der Erstinbetriebnahme der Anlage notwendig und immer dann zu empfehlen, wenn am Haspel oder am Bundwagen Komponenten ausgetauscht wurden.
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Wie erläutert, werden zum Kalibrieren auf das Bürstencoil von beiden Seiten abnehmbare Kalibrierringe 5 aufgezogen und festgeschraubt. Diese besitzen einen definierten Außendurchmesser, der dem maximalen Bürstendurchmesser entspricht. Das so präparierte Bürstencoil wird dann mithilfe der Transportbox 11 auf den Haspeldorn 6 gezogen.
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Hat der Haspeldorn 6 das Bürstencoil 2 kraftschlüssig gegriffen, beginnt der eigentliche Kalibriervorgang. Die Umlenkschalen schwenken an und die Andrückrollen 3 werden kraftgeregelt gegen die Kalibrierringe 5 gefahren. Dabei werden die von den jeweiligen Weggebern gemessenen Zylinderhübe gespeichert. Nach dieser Kalibrierung (Vorgabe der Positionen für die drei Schwenkzylinder) werden die Umlenkschalen wieder abgeschwenkt und der Bundwagen fährt in die Haspelvorrichtung 1 hinein. Anschließend wird der Hubtisch 8 des Bundwagens 7 von unten kraftgeregelt gegen den Haspeldorn 6 gefahren, so dass die Bundwagenrollen 9 gegen die Kalibrierringe 5 gedrückt werden. Auch hier wird der vom Weggeber gemessene Zylinderhub gespeichert. Die gespeicherten Werte werden nun vom System an die Steuerung übergeben und ermöglichen eine entsprechend genaue und automatisierte Steuerung während des Reinigungsprozesses.
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In 4 ist zu erkennen, wie die Schleifmittelaufbringung während des Reinigungsvorgangs erfolgen kann. Während dieses Vorgangs ist die Andruckrollenkühlung mit Vorteil eingeschaltet, um zum einen während des Reinigungsprozesses zu kühlen und um zum anderen die abgetragenen Partikel aus der Haspelvorrichtung herauszuspülen. Zur Verbesserung des Reinigungsergebnisses ist es optional möglich, einen zweiten, bei Bedarf zuschaltbaren Kühlkreislauf in den Umlenkschalen zu integrieren, der nur während des Reinigungsprozesses eingeschaltet wird und die Andrückrollen, statt mit Wasser, mit speziellen Schleifkühlmitteln beaufschlagt. In 4 ist hierzu die Andrückrollenkühlung 13 für den Wickelprozess zu erkennen sowie die zuschaltbare Schleifkühlmittel-Versorgung 14.
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Optional kann auch eine automatisierte Oberflächeninspektion installiert werden, bei der die Oberfläche der Andrückrollen 3 und gegebenenfalls auch der Bundwagenrollen 9 mit Hilfe einer hochauflösenden Zeilenkamera 10 aufgenommen wird. In 5 ist hierzu die Kamera 10 zu erkennen, die in einem Schutzgehäuse 15 untergebracht ist, in dem auch ein ausfahrbares Gestell 16 untergebracht ist. Die von der Kamera 10 aufgezeichnete Oberfläche wird mithilfe einer computerbasierten Analyse ausgewertet. Dabei wird die gesamte Inspektionseinheit antriebsseitig an den Haspelständer montiert. Wie in 5 zu sehen ist, befinden sich die Zeilenkamera 10 auf dem ausfahrbaren Grundgestell 16 und kann bei Bedarf in den Wickelbereich hinein gefahren werden. Während des normalen Wickelprozesses ist die Inspektionseinheit eingefahren und befindet sich im abgeschlossenen Schutzgehäuse 15 außerhalb des Haspels. Ist der Wickelprozess abgeschlossen und das Coil aus der Haspelvorrichtung abtransportiert worden, schwenken die Umlenkschalen ab, die Andrückrollen 3 werden langsam angetrieben und die Inspektionseinheit fährt in den Haspel hinein. Dort wird die Oberfläche der Andrückrolle 3 von der hochauflösenden Zeilenkamera 10 aufgenommen und von der Analysesoftware ausgewertet. Dabei werden Fehler, wie Aufbackungen oder Kerben, die eine kritische Größe überschreiten, registriert. Wird ein Grenzwert an Oberflächendefekten überschritten, sendet das System dem Maschinenbediener eine Informationsmeldung, mit dem Hinweis, dass die Andrückrollenoberfläche verunreinigt ist und ein Reinigungsprozess empfohlen wird. Zur besseren Beurteilung, ob ein Reinigungsprozess notwendig ist, kann der Bediener zusätzlich die letzten Aufnahmen in Augenschein nehmen.
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Beim Reinigungsprozess der Andrückrollen 3 dreht der Haspeldorn 6 das Bürstencoil 2 nur mit einer geringen Drehzahl von 10 bis 15 min-1, während die gewünschten Bürstgeschwindigkeiten über eine entsprechend hohe Drehzahl der Andrückrollen 3 eingestellt werden. Durch die geringen Drehzahlen des Haspeldorns 6 kann auf ein aufwändiges Auswuchten des Bürstencoils 2 nach der Fertigung verzichtet werden.
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Ist der Reinigungsvorgang der Andrückrollen 3 abgeschlossen, schwenken die Umlenkschalen wieder ab und der Bundwagen 7 fährt ohne Transportbox 11 in die Haspelvorrichtung 1 hinein. Anschließend fährt der Hubtisch 8 die Bundwagenrollen 9 hoch, so dass diese 2 bis 3 mm in die Bürsten 12 eintauchen, so dass nun die Oberfläche der Bundwagenrollen 9 gereinigt werden kann.
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Im Gegensatz zu den Andrückrollen 3 sind die Bundwagenrollen 9 nicht angetrieben, sondern besitzen lediglich eine Bremse. Um trotzdem die gesamte Oberfläche der Bundwagenrollen 9 zu reinigen, muss die Relativgeschwindigkeit zwischen Bürste 12 und Bundwagenrolle 9 durch eine spezielle Steuerungssequenz generiert werden. Dabei werden die Reibungseffekte zwischen Bürste 12 und Bundwagenrolle 9 ausgenutzt, um mit Hilfe des Haspeldornmotors die Bundwagenrollen 9 anzutreiben. Solange die Bürsten 12 und die Bundwagenrollen 9 unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten besitzen, herrscht zwischen ihnen eine Relativgeschwindigkeit und es findet ein Bürstprozess statt. Erst wenn die Bürste die Bundwagenrolle soweit beschleunigt hat, dass beide dieselbe Umfangsgeschwindigkeit besitzen, findet lediglich ein Abwälzen der Bürste auf der Bundwagenrolle statt, so dass dann die Oberfläche nicht weiter gereinigt wird. Durch eine geeignete Steuerungssequenz muss daher dafür Sorge getragen werden, dass während des Reinigens immer eine Relativgeschwindigkeit zwischen Bürste und Bundwagenrolle herrscht. Verschiedene mögliche Abläufe sind in 6 in einem Geschwindigkeit-ZeitDiagramm dargestellt. Dabei ist die Umfangsgeschwindigkeit der Bürste mit vB angegeben, die Umfangsgeschwindigkeit der Bundwagenrolle mit vR .
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In der oberen und unteren Darstellung in 6 sind außerdem Bremsimpulse B illustriert, mit denen die Bundwagenrollen 9 abgebremst werden, um besagte Relativgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten.
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Die oberste Darstellung in 6 zeigt eine Steuerungssequenz mit Stotterbremse, d. h. es werden periodisch Bremsimpulse B ausgegeben. Die mittlere Darstellung in 6 zeigt eine Steuerungssequenz mit Drehrichtungsumkehr, die ebenfalls zu einer ständigen Relativgeschwindigkeit führt. Die untere Darstellung in 6 zeigt eine Steuerungssequenz mit Drehrichtungsumkehr sowie Bremsimpulsen.
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Zur besseren Zustandsüberwachung des Reinigungsvorgangs und um die optimalen Schaltpunkte für die drei Steuerungssequenzen zu treffen, können die Bundwagenrollen optional auch mit einem Inkrementgeber ausgestattet werden. Während des eigentlichen Bürstvorgangs, sowohl der Andrückrollen als auch der Bundwagenrollen, ist die Andrückrollenkühlung eingeschaltet. Das Kühlwasser sorgt dafür, dass die abgetragenen Partikel direkt aus dem Haspel herausgespült werden. Somit ist sichergestellt, dass das erste Band, welches nach dem Reinigungsprozess gewickelt wird, nicht verschmutzt wird.
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Wie jedes technische Bauteil unterliegt natürlich auch das Bürstencoil 2 und insbesondere die Borsten einem fortlaufenden Verschleiß. Bei Bürsten kann dieser Verschleiß im allgemeinen auf unterschiedliche Ursachen zurückgeführt werden. Zum einen verschleißen die Borsten aufgrund der tribologischen Verhältnisse an der Spitze der Borsten und einzelne Borsten können aus dem Trägermaterial herausbrechen. Zum anderen biegen sich die Borsten als Folge der immer gleich bleibenden, vorgeschriebenen Drehrichtung der Bürste mit der Zeit zur einen Seite hin. Das Zusammenspiel dieser Verschleißmechanismen sorgt für die fortschreitende Abnahme des Bürstencoildurchmessers. Da die Andrückrollen beim Reinigungsprozess vorzugsweise 2 bis 3 mm in das Bürstencoil eintauchen sollten, muss vor dem Reinigungsvorgang der aktuelle Durchmesser vom Maschinenbediener an das System übermittelt werden, damit die Andrückrollen auf die gewünschte Position angeschwenkt werden. Die Messung des Durchmessers soll dabei möglichst einfach durchzuführen sein und ohne ein spezielles Messgerät auskommen.
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Gelöst wird dies vorteilhaft durch eine in die Transportbox 11 integrierte Messleiste. Diese Messleiste besteht aus einem auf das L-Profil der Transportbox angeschweißten Flachstahl. Die Oberfläche des Flachstahls ist in Bezug auf den Durchmesser des Bürstencoils toleriert und wird bei der Fertigung maschinell bearbeitet, so dass die nötige Genauigkeit der Messleiste gewährleistet ist. Um den Durchmesser zu ermitteln, misst der Arbeiter mit Hilfe eines Stahlmaßstabes den Abstand zwischen der Messleiste und den Spitzen der Borsten. Dazu löst er die Haltebremsen an den Radialrollen der Transportbox, damit das Bürstencoil in der Transportbox gedreht werden kann und um so an verschiedenen Stellen des Bürstencoil-Umfangs stichprobenartig einen Wert zu ermitteln.
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Aus dem gemessenen Abstand zwischen der Messleiste und den Spitzen der Borsten kann dann der aktuelle Durchmesser leicht ermittelt werden. Dem Arbeiter kann hierzu eine Tabelle zur Verfügung gestellt werden. Er kann nun an verschiedenen Punkten den Abstand zwischen der Messleiste und dem Bürstencoil messen, einen Mittelwert aus diesen Werten bilden und dann mithilfe des Mittelwerts den aktuellen Durchmesser des Bürstencoils aus der Tabelle ablesen.
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Im Auslieferungszustand hat der Bürstenbesatz beispielsweise eine Borstenhöhe von 30 mm. Sobald die Borsten um 20 mm verschlissen sind, sind die Lattenbürsten 12 des gesamten Bürstencoils auszutauschen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Haspelvorrichtung
- 2
- Reinigungselement (Reinigungscoil / Bürstencoil)
- 3
- Andrückrolle
- 4
- Umfangsfläche der Andrückrolle
- 5
- Kalibrierelement (Kalibrierring)
- 6
- Haspeldorn
- 7
- Bundwagen
- 8
- Hubtisch
- 9
- Bundwagenrolle
- 10
- Kamera
- 11
- Transportbox
- 12
- Bürste
- 13
- Andrückrollenkühlung für den Wickelprozess
- 14
- zuschaltbare Schleifkühlmittel-Versorgung
- 15
- Schutzgehäuse
- 16
- ausfahrbares Gestell
- B
- Bremsimpuls
- vB
- Umfangsgeschwindigkeit der Bürste
- vR
- Umfangsgeschwindigkeit der Bundwagenrolle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 201455047 U [0002, 0020]
