DE102018209664A1 - Reduced wear on coil box rolls - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung und Verfahren zum Aufwickeln und/oder Abwickeln eines Bandes (1), vorzugsweise zum Aufwickeln eines Metallbandes zu einem Bund (2) in der Metallverarbeitung, wobei die Vorrichtung aufweist: mehrere Rollen (10a, 10b, 11, 20a, 20b), die eingerichtet sind, um zumindest zeitweise mit dem Band (1) in Kontakt zu stehen, wobei zumindest eine der Rollen (10a, 10b, 11, 20a, 20b) eine oder mehrere änderbare Stellgrößen, die von einer Stelleinrichtung (40) einstellbar sind, aufweist; eine Verschleißermittlungseinrichtung (50), die eingerichtet ist, um einen Verschleißzustand zumindest einer der Rollen (10a, 10b, 11, 20a, 20b) zu ermitteln; wobei die Stelleinrichtung (40) eingerichtet ist, um eine oder mehrere der Stellgrößen unter Berücksichtigung des ermittelten Verschleißzustands einzustellen.Device and method for winding and / or unwinding a strip (1), preferably for winding a metal strip into a coil (2) in metal processing, the device comprising: a plurality of rolls (10a, 10b, 11, 20a, 20b) which are set up in order to be in contact with the belt (1) at least at times, at least one of the rollers (10a, 10b, 11, 20a, 20b) having one or more changeable manipulated variables which can be set by an adjusting device (40) ; a wear detection device (50) which is set up to determine a wear state of at least one of the rollers (10a, 10b, 11, 20a, 20b); the actuating device (40) being set up to set one or more of the manipulated variables taking into account the determined state of wear.
Description
Technisches GebietTechnical field
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufwickeln und/oder Abwickeln eines Bandes, vorzugsweise zum Aufwickeln eines Metallbandes zu einem Bund in der Metallverarbeitung.The invention relates to a device and a method for winding and / or unwinding a strip, preferably for winding a metal strip into a coil in metal processing.
Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention
Es ist bekannt, ein wickelfähiges Metallband - etwa nach dem Austritt aus einem Walzgerüst einer Walzstraße - in einer Coilbox zu einem Bund, auch als Coil bezeichnet, aufzuwickeln. Die Coilbox weist üblicherweise mehrere Biegerollen, die das Band anbiegen und auf diese Weise in eine zum Aufwickeln geeignete Lage bringen, und Aufwickelrollen auf, die das Band zumeist dornlos, d.h. mit offenem Auge, aufwickeln. Die Coilbox kann ferner Mittel zum Transportieren des Bandes, sowie zum Umsetzen und Abwickeln des Bundes aufweisen. Eine solche Coilbox ist beispielsweise in der
Die am Transport, Biegen und Aufwickeln des Bandes beteiligten Rollen sind während des Prozesses unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt, wodurch sie unterschiedlich schnell und auf unterschiedliche Weise verschleißen. So ändern sich die Eingriffszeiten und Angriffswinkel des Bandes relativ zu den Rollen im Verlauf der Zeit. Dieses Problem tritt verstärkt dann auf, wenn mehrere Rollen von einem gemeinsamen Antriebsstrang angetrieben werden.The rolls involved in transporting, bending and winding up the strip are exposed to different loads during the process, which means that they wear at different speeds and in different ways. So the engagement times and angle of attack of the belt change relative to the roles over time. This problem becomes more pronounced when several rollers are driven by a common drive train.
Die
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufwickeln und/oder Abwickeln eines Bandes, vorzugsweise zum Aufwickeln eines Metallbandes zu einem Bund in der Metallverarbeitung, bereitzustellen, die das Verschleißverhalten von Rollen, insbesondere Transport-, Führungs-, Biege- und Aufwickelrollen, optimieren.An object of the invention is to provide a device and a method for winding and / or unwinding a strip, preferably for winding a metal strip into a coil in metalworking, which improve the wear behavior of rollers, in particular transport, guidance, bending and take-up rolls, optimize.
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.The object is achieved with a device with the features of
Erfindungsgemäß dient die Vorrichtung zum Aufwickeln und/oder Abwickeln eines Bandes. Das Band ist vorzugsweise ein Metallband. So kann das Band beispielsweise ein aus einem Walzgerüst auslaufendes Metallband sein, das von der Vorrichtung zu einem Bund aufgewickelt wird. Die Vorrichtung weist mehrere Rollen auf. Die Rollen dienen beispielsweise dem Transport, der Führung, dem Biegen, Aufwickeln und/oder Abwickeln des Bandes und stehen dabei mit diesem zumindest zeitweise in Kontakt. Zumindest eine Rolle, vorzugsweise mehrere oder alle Rollen, weist eine oder mehrere änderbare Stellgrößen auf, die von einer Stelleinrichtung einstellbar sind.According to the invention, the device is used for winding and / or unwinding a tape. The band is preferably a metal band. For example, the strip can be a metal strip that runs out of a roll stand and is wound up into a bundle by the device. The device has several roles. The rollers are used, for example, to transport, guide, bend, wind and / or unwind the tape and are in contact with it at least temporarily. At least one role, preferably several or all roles, has one or more changeable manipulated variables that can be set by an actuating device.
Mit „Stellgröße“ ist eine änderbare physikalische, vorzugsweise mechanische, Eigenschaft der Rolle bezeichnet. Die Drehgeschwindigkeit der Rolle kann eine Stellgröße sein, wie auch das Drehmoment, die Lage und/oder Ausrichtung der Rolle usw.. Die Stellgröße kann den Zustand der Rolle auch indirekt beschreiben, indem sie beispielsweise eine Größe zur Ansteuerung eines Antriebs der Rolle betrifft. In diesem Sinne wird beispielsweise die Drehgeschwindigkeit der Rolle ebenso als mögliche Stellgröße betrachtet, wie das Motordrehmoment des Antriebs oder der Erregerstrom zur Betätigung des Antriebs. Wird - um ein anderes Beispiel zu nennen - die räumliche Lage der Rolle über einen Hydraulikzylinder eingestellt, so kann die Stellgröße die Position der Rolle, die Position des Kolbens im Zylinder oder auch die Drücke zum Betätigen des Hydraulikzylinders kennzeichnen. Wichtig ist, dass eine oder mehrere Stellgrößen von einer Steuereinheit, die hier als Stelleinrichtung bezeichnet ist, einstellbar sind. Vorzugsweise ist eine oder sind mehrere Stellgrößen während des regulären Betriebs der Vorrichtung, d.h. während des Wickelns eines Bandes, einstellbar.A manipulated variable is a changeable physical, preferably mechanical, property of the roller. The speed of rotation of the roller can be a manipulated variable, as can the torque, the position and / or orientation of the roller, etc. The manipulated variable can also indirectly describe the condition of the roller, for example by relating to a variable for controlling a drive of the roller. In this sense, the rotational speed of the roller, for example, is also considered as a possible manipulated variable, as is the motor torque of the drive or the excitation current for actuating the drive. If - to give another example - the spatial position of the roller is set via a hydraulic cylinder, the manipulated variable can identify the position of the roller, the position of the piston in the cylinder or the pressures for actuating the hydraulic cylinder. It is important that one or more manipulated variables can be set by a control unit, which is referred to here as an actuating device. Preferably, one or more manipulated variables are during the regular operation of the device, i.e. while winding a tape, adjustable.
Die Vorrichtung weist ferner eine Verschleißermittlungseinrichtung auf, die eingerichtet ist, um einen Verschleißzustand zumindest einer der Rollen zu ermitteln. Der Verschleißzustand umfasst zumindest eine physikalische Eigenschaft einer oder mehrerer Rollen, die sich im Verlauf des Betriebs der Vorrichtung aufgrund von Verschleiß ändert. So kann der Kontakt einer Rolle mit dem Band im Verlauf der Zeit eine Profiländerung oder eine Änderung des Durchmessers der Rolle bewirken. Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Rollen in der Regel unterschiedlich schnell und auf unterschiedliche Art und Weise verschleißen, da sie unterschiedlichen Belastungen, etwa unterschiedlichen Eingriffszeiten und Angriffswinkeln, ausgesetzt sind. Dieses Problem tritt verstärkt dann auf, wenn mehrere Rollen von einem gemeinsamen Antriebsstrang angetrieben werden. Aus diesem Grund weist die Vorrichtung vorzugsweise mehrere angetriebene Rollen auf, die jeweils zumindest eine Stellgröße, einstellbar durch die Stelleinrichtung, aufweisen und von einem eigenen Antriebsstrang angetrieben werden. Der Antriebsstrang umfasst vorzugsweise ein Antriebsgetriebe, so dass die angetriebenen Rollen zumindest im Hinblick auf das Getriebe entkoppelt sind, wodurch dem unterschiedlichen Verschleißverhalten Rechnung getragen werden kann. Vorzugsweise verfügen die individuellen Antriebsstränge auch über eigene Motoren, etwa Elektromotoren, um das Verschleißverhalten weiter zu optimieren.The device also has a wear detection device which is set up to determine a wear state of at least one of the rollers. The state of wear comprises at least one physical property of one or more rollers that changes due to wear during the course of the operation of the device. For example, the contact of a roll with the belt over time can cause a change in profile or a change in the diameter of the roll. It should be pointed out that different rollers generally wear at different speeds and in different ways, since they are exposed to different loads, for example different times of engagement and angles of attack. This The problem arises when several rollers are driven by a common drive train. For this reason, the device preferably has a plurality of driven rollers, each of which has at least one manipulated variable that can be set by the actuating device and is driven by its own drive train. The drive train preferably comprises a drive gear, so that the driven rollers are decoupled, at least with regard to the gear, so that the different wear behavior can be taken into account. The individual drive trains preferably also have their own motors, for example electric motors, in order to further optimize the wear behavior.
Zum Begriff des „Verschleißzustands“ sei darauf hingewiesen, dass dieser durch Messwerte von Sensoren, auf der Grundlage eines theoretischen Verschleißmodells oder durch eine Kombination aus beiden Konzepten ermittelt werden kann. So kann beispielsweise während des Betriebs kontinuierlich oder in bestimmten Abständen der Durchmesser einer oder mehrerer Rollen gemessen werden, dessen Änderung im Verlauf der Zeit als ein Bestimmungsparameter des Verschleißzustands herangezogen wird. Alternativ oder zusätzlich können die Profile von Rollen gemessen oder theoretisch ermittelt werden und in den Verschleißzustand eingehen. Stellgrößen können zu diesem Zweck ebenso berücksichtigt werden wie die Banddicke, Bandbreite, Bandtemperatur, Biegekraft, das Bundgewicht, die Bundgröße usw.. Der auf experimenteller und/oder theoretischer Basis ermittelte Verschleißzustand ist somit ein Maß für den Verschleiß einer oder mehrerer Rollen.Regarding the term "state of wear" it should be pointed out that this can be determined by measured values from sensors, on the basis of a theoretical wear model or by a combination of both concepts. For example, the diameter of one or more rollers can be measured continuously or at certain intervals during operation, the change over time of which is used as a determining parameter of the state of wear. As an alternative or in addition, the profiles of rolls can be measured or theoretically determined and considered in the state of wear. For this purpose, manipulated variables can be taken into account as well as the strip thickness, strip width, strip temperature, bending force, the strip weight, the strip size, etc. The wear condition determined on an experimental and / or theoretical basis is thus a measure of the wear of one or more rollers.
Die Stelleinrichtung ist so eingerichtet, dass diese eine oder mehrere Stellgrößen unter Berücksichtigung des ermittelten Verschleißzustands ändert. In anderen Worten: Die Ansteuerung einer oder mehrerer Rollen, etwa das Einstellen von Drehgeschwindigkeiten und/oder der zeitliche Verlauf des Auffahrens von Biegerollen und/oder das Absenken von Aufwickelrollen usw., erfolgt unter Berücksichtigung des ermittelten Verschleißzustands.The actuating device is set up in such a way that it changes one or more manipulated variables, taking into account the determined state of wear. In other words: The control of one or more rollers, for example the setting of rotational speeds and / or the chronological course of the opening of bending rollers and / or the lowering of winding rollers etc., takes place taking into account the determined state of wear.
Auf diese Weist lässt sich das Verschleißverhalten optimieren. Insbesondere kann der Verschleiß verschiedener Rollen vergleichmäßigt werden, wodurch ihre Einsatzzeit vergrößert, sowie Wartungszeiten und Zeiten, in denen die Vorrichtung verschleißbedingt stillsteht, verringert werden können. Die Verschleißoptimierung, sofern sie Biegerollen und/oder Aufwickelrollen umfasst, trägt zudem zu einer Verbesserung des Bundaugendurchmessers, der Ovalität des Bundes und der Bundöffnungssequenz bei. Die Produktionssicherheit wird durch eine Reduzierung der Cobblerate verbessert. Durch eine damit verbundene Verbesserung der Verschleißvorhersage ist zudem eine Verbesserung der Stillstands- und Ersatzteilplanung gegeben.The wear behavior can be optimized in this way. In particular, the wear of different rollers can be evened out, which increases their operating time and also reduces maintenance times and times in which the device is at a standstill due to wear. The wear optimization, insofar as it includes bending rollers and / or winding rollers, also contributes to an improvement in the collar eye diameter, the ovality of the collar and the collar opening sequence. Production security is improved by reducing the cobbler rate. The associated improvement in wear prediction also improves downtime and spare parts planning.
Die Optimierung des Verschleißverhaltens kann durch Nachregelung von Setzwerten der Rollenantriebe auf der Basis des gemessenen und/oder anderweitig ermittelten Verschleißes an verschiedenen Rollen erfolgen, etwa basierend auf den unterschiedlichen Eingriffszeiten, Bandbreiten und den dabei auftretenden Belastungen, sowie der Eingangsrollenform, d.h. der ursprünglichen Rollenform vor der verschleißbedingten Änderung, und dem Rollengrundmaterial.The wear behavior can be optimized by readjusting the setting values of the roller drives on the basis of the measured and / or otherwise determined wear on different rollers, for example based on the different engagement times, bandwidths and the loads that occur, as well as the input roller shape, i.e. the original roll shape before the wear-related change, and the roll base material.
Ein typisches Verschleißverhalten, insbesondere bei Warmbandstraßen, ist unter der Bezeichnung „Sargprofiel“ bekannt. Damit ist die Tendenz gemeint, dass Rollen aufgrund einer stärkeren Belastung in der Mitte als an den Rändern (in Axialrichtung gesehen) in der Mitte schneller verschleißen als an den Rändern, wodurch ein konkaves Verschleißprofil entsteht. Einem solchen Verschleißverhalten kann durch Aufbringen unterschiedlich harter Schichten entlang der axialen Erstreckung der Rolle entgegengewirkt werden. Eine weitere Maßnahme, die eine bevorzugte Ausführungsform betriff, besteht darin, durch eine seitliche Verschiebung der Rolle eine Vergleichmäßigung der Lastverteilung durch die Bandbreitenschwankung zu erreichen. Ein Maß für die seitliche Position oder Verschiebung der Rolle stellt in diesem Fall eine Stellgröße in dem oben definierten Sinne dar, die über die Stelleinrichtung unter Berücksichtigung des Verschleißzustands einstellbar ist.A typical wear behavior, especially on hot strip mills, is known under the name "coffin profile". This means the tendency that due to a higher load in the middle than at the edges (seen in the axial direction), rollers wear faster in the middle than at the edges, which creates a concave wear profile. Such wear behavior can be counteracted by applying layers of different hardness along the axial extent of the roller. Another measure, which relates to a preferred embodiment, is to achieve an equalization of the load distribution due to the bandwidth fluctuation by a lateral displacement of the roller. In this case, a measure of the lateral position or displacement of the roller is a manipulated variable in the sense defined above, which can be adjusted via the actuating device, taking into account the state of wear.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient wie die Vorrichtung zum Aufwickeln und/oder Abwickeln eines Bandes, vorzugsweise zum Aufwickeln eines Metallbandes in der Metallverarbeitung. Die technischen Wirkungen, bevorzugten Ausführungsbeispiele und Beiträge zum Stand der Technik, die in Bezug auf die Vorrichtung beschrieben wurden, gelten auf analoge Weise für das Verfahren.The method according to the invention is used like the device for winding and / or unwinding a strip, preferably for winding a metal strip in metal processing. The technical effects, preferred exemplary embodiments and contributions to the prior art, which have been described in relation to the device, apply analogously to the method.
Die Vorrichtung und das Verfahren sind besonders geeignet zur Verschleißoptimierung von Biegerollen und/oder Aufwickelrollen in Coilboxen. Doch die Erfindung kann auch in anderen Bereichen umgesetzt werden, so etwa zur Verschleißoptimierung von Transportrollen, Führungsrollen, Abwickelrollen usw..The device and the method are particularly suitable for optimizing the wear of bending rolls and / or winding rolls in coil boxes. But the invention can also be implemented in other areas, for example to optimize wear on transport rollers, guide rollers, unwinding rollers, etc.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale realisiert werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.Further advantages and features of the present invention are evident from the following description of preferred exemplary embodiments. The features described there can be implemented on their own or in combination with one or more of the features set out above, insofar as the features do not contradict each other. The following description is more preferred Exemplary embodiments are carried out with reference to the accompanying drawings.
Figurenlistelist of figures
-
Die
1 bis6 zeigen auf schematische Weise die Anordnung von Biege- und Aufwickelrollen einer Coilbox im Verlauf des Aufwickelns eines Metallbandes.The1 to6 schematically show the arrangement of bending and winding rolls of a coil box in the course of winding a metal strip.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholende Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.Preferred exemplary embodiments are described below with reference to the figures. The same, similar or equivalent elements are provided with identical reference numerals, and a repeated description of these elements is partially omitted in order to avoid redundancies.
Die
Die Anstellzylinder
Neben den Biegerollen
Die Anstellzylinder
Die
Die
Beim Erreichen eines bestimmten Bunddurchmessers veranlasst die Stelleinrichtung
Im weiteren Verlauf des Aufwickelns, ausgelöst durch Erreichen eines bestimmten Bunddurchmessers, veranlasst die Stelleinrichtung
Durch das Auffahren der oberen Biegerollen
Um einem ungleichmäßigen Verschleißverhalten entgegenzuwirken und den Verschleiß insgesamt zu verringern, weist die Coilbox die Verschleißermittlungseinrichtung
So können beispielsweise den Biegerollen
Auf diese Weist lässt sich das Verschleißverhalten der Rollen optimieren. Insbesondere kann der Verschleiß verschiedener Rollen vergleichmäßigt werden, wodurch ihre Einsatzzeit vergrößert, sowie Wartungszeiten und Zeiten, in denen die Coilbox verschleißbedingt stillsteht, verringert werden können. Die Verschleißoptimierung trägt zudem zu einer Verbesserung des Bundaugendurchmessers, der Ovalität des Bunds
Die Verschleißermittlungseinrichtung (
Die von der Stelleinrichtung (
Die Rollen (
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.As far as applicable, all individual features that are shown in the exemplary embodiments can be combined with one another and / or exchanged without leaving the scope of the invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bandtape
- 22
- Bund/CoilFederal / Coil
- 10a, 10b10a, 10b
- Obere BiegerollenUpper bending rolls
- 1111
- Untere BiegerolleLower bending roll
- 1212
- Anstellzylinder für die oberen BiegerollenAdjusting cylinder for the upper bending rollers
- 20a, 20b20a, 20b
- Aufwickelrollenwinding rolls
- 2222
- Anstellzylinder für die AufwickelrollenPositioning cylinder for the winding rollers
- 3030
- Formrolleforming roller
- 31a, 31b, 31 c31a, 31b, 31 c
- Kontaktelementecontact elements
- 4040
- Stelleinrichtungsetting device
- 5050
- Verschleißermittlungseinrichtung Wear detection device
- BB
- Biegespaltbending gap
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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