DE102018212958A1

DE102018212958A1 - Wendehaspel und Verfahren zu dessen Betrieb

Info

Publication number: DE102018212958A1
Application number: DE102018212958.4A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Böcking; Ulrich Patzelt
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2020-02-06
Also published as: EP3829791A1; EP3829791B1; JP2021531980A; WO2020025773A1; CN112512713A; CN112512713B; JP7168761B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wendehaspels sowie einen Wendehaspel selber. Ein Wendehaspel umfasst einen Rotor 110, an welchem mindestens ein, typischerweise zwei Haspeldorne 112 mit ihren rotorseitigen Enden jeweils exzentrisch zu einer Drehachse D des Rotors montiert sind. Die Haspel 112 dienen jeweils zum Aufwickeln von Band, insbesondere Metallband. Es ist bekannt, das freie Ende jeweils eines der beiden Haspeldorne 112 an ein mitfahrendes Dornstützlager anzukuppeln.Um einem Durchbiegen des freien Endes des Haspeldorns aufgrund seines Eigengewichts und aufgrund seiner zusätzlichen Belastung durch das aufgewickelte Band entgegenzuwirken, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, das freie Ende 113 des Haspeldorns 112 in der Anwickelposition A mit Hilfe des angekuppelten mitfahrenden Dornstützlagers 120 gegen die Schwerkraft G auf die Höhe seines rotorseitigen Endes anzuheben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wendehaspels gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen entsprechenden Wendehaspel als Vorrichtung.
Derartige Wendehaspel sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, so z. B. aus der japanischen Patentanmeldung JP 64-5625 . Der dort offenbarte Wendehaspel besitzt einen Rotor, an welchem mindestens ein Haspeldorn mit seinem rotorseitigen Ende exzentrisch zu der Drehachse des Rotors montiert ist. Der Wendehaspel dient zum Aufwickeln von Band, insbesondere Metallband auf einem seiner Haspeldorne. Zu Beginn eines Aufwickelvorgangs wird der Rotor des Haspeldorns zunächst so gedreht, dass ein noch leerer Haspeldorn in eine Anwickelposition positioniert wird. In dieser Position wird dann zunächst das Band auf dem Haspeldorn angewickelt. Nach dem erfolgten Anwickeln, d. h. nach dem Aufwickeln von ca. 1 bis 3 Wicklungen des Bandes auf den Haspeldorn, wird für das weitere Aufwickeln eine Zugspannung (Bandzug) in dem Band aufgebaut. Während des weiteren Aufwickelns wird der Haspeldorn aus der besagten Anwickelposition in eine Fertigwickelposition gedreht. Dort erfolgt das Fertigwickeln des Bandes zu einem Coil bzw. Bund. Das Coil kann dann nach Fertigstellung aus der Fertigwickelposition herausgenommen und weitertransportiert werden. Dadurch, dass der Wendehaspel typischerweise zwei Haspeldorne aufweist, die beide gegenüberliegend exzentrisch zur Drehachse des Rotors an dem Rotor des Wendehaspels befestigt sind, können die beiden Haspeldorne wechselseitig zwischen Anwickel- und Fertigwickelposition geschwenkt werden. Somit können extrem kurze Bundfolgesequenzen realisiert werden. Aus der besagten japanischen Schrift ist es weiterhin bekannt, dem freien Ende des Haspeldorns ein mitfahrendes Dornstützlager zuzuordnen, welches in der Anwickelposition an das freie Ende des Haspeldorns angekuppelt wird und während der Überführung des Haspeldorns von der Anwickelposition in die Fertigwickelposition an diesem freien Ende angekuppelt bleibt. Insofern erklärt sich der Begriff „mitfahrendes Dornstützlager“, es fährt während der Überführung mit.
Der Haspeldorn hat typischerweise bereits ein sehr hohes Eigengewicht. Deshalb hängt sein freies Ende auch dann, wenn er nicht mit einem Metallband bewickelt ist, gegenüber seinem rotorseitigen Ende um typischerweise 1 bis 2 mm durch bzw. herab. Unter Last durch Bandzug und Steigen des Bundgewichts verstärkt sich diese einseitige Verformung.
Dieses Durchhängen bzw. Herabhängen des freien Endes ist insofern nachteilig, als dass es zum einen die zulässige Belastung des Haspeldorns und außerdem die Wickelgenauigkeit des Bandes auf den Haspeldorn verringert. Beim Wickeln von Coils kommt es deshalb oftmals zu einer sogenannten „Tütenbildung“; d. h. die einzelnen Windungen des Coils sind zieharmonikaartig zueinander versetzt. Schließlich kann bei herabhängendem freien Ende des Haspeldorns auch ein Bandzug zum Stabilisieren des Aufwickelns erst relativ spät, d. h. nach dem Anwickeln einiger Wicklungen des Bandes, erst langsam aufgebaut werden, was außerdem zu Ungenauigkeiten beim Aufwickeln des Bandes führt. Aufgrund der genannten Wickelungenauigkeiten ist traditionell regelmäßig ein nicht unbeachtlicher Teil des zu einem Coil aufgewickelten Metallbandes als Ausschuss zu deklarieren. Der Verlauf des Bandes und die damit verbundene „Tütenbildung“ haben weitere Auswirkungen auf die Planheitsmessung und -regelung des Bandanfangs.
Das aus der besagten japanischen Patentanmeldung bekannte mitfahrende Dornstützlager scheint nicht geeignet, diese bekannten Nachteile zu beheben, weil es das freie Ende des Haspeldorns nicht primär gegen die Schwerkraft, sondern offensichtlich primär gegen den Bandzug abstützt. Dies zeigt sich für den Fachmann darin, dass der zweiteilige Lagerkopf des mitfahrenden Dornstützlagers den umgriffenen Haspeldorn nicht in vertikaler, sondern primär in horizontaler Richtung umgreift und stabilisiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren zum Betreiben eines Wendehaspels sowie einen bekannten Wendehaspel dahingehend weiterzubilden, dass die Durchbiegung bzw. das Herabhängen des freien Endes des Haspeldorns insbesondere zu Beginn des Anwickelvorgangs vermieden wird.
Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch das in Anspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Haspeldorns in der Anwickelposition mit Hilfe des lösbar angekuppelten mitfahrenden Dornstützlagers gegen die Schwerkraft auf die Höhe seines rotorseitigen Endes angehoben wird.
Durch das beanspruchte Anheben des freien Endes des Haspeldorns wird dessen Absenkung bzw. Herabhängen kompensiert und so werden sämtliche oben erwähnten Nachteile vermieden. Konkret kann dadurch eine Tütenbildung beim Aufwickeln des Metallbandes vermieden werden. Weiterhin wird durch den dadurch möglichen raschen Aufbau von Bandzug gewährleistet, dass die einzelnen Wicklungen des Bandes des Coils dicht aufeinanderliegen. Durch die Stützung des freien Dornendes kann der Bandzug in Anwickelposition erhöhte Werte einnehmen im Vergleich zu einem ungestützten Dornende.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorteilhaft, wenn das freie Ende des Haspeldorns in der Anwickelposition bereits vor und / oder während des Anwickeln des Bandes angehoben werden. Wenn das freie Ende bereits vor dem Beginn des Anwickeln des Bandes angehoben wird, so kann die Tütenbildung bereits bei dem Anwickeln des Bandes verhindert werden. Grundsätzlich gilt: Je früher angehoben wird, desto besser wird das Wickelergebnis. Desto weniger Ausschuss wird durch den Wickelvorgang produziert.
Vorteilhafterweise wird das freie Ende des Haspeldorns auch während der Überführung des Haspeldorns von der Anwickelposition in eine Fertigwickelposition - auch unter Berücksichtigung des dabei anwachsenden Coilgewichtes - mit Hilfe des angekuppelten mitfahrenden Dornstützlagers permanent auf der veränderlichen Höhe seines rotorseitigen Endes gehalten. Dadurch wird auch während des fortgesetzten Wickelprozesses während der Überführung des Haspeldorns ein bündiges Aufwickeln des Bandes mit dicht aneinander liegenden Windungen gewährleistet.
Die bisher diskutierten Ansprüche 1 bis 4 zielen allein auf eine Kompensation der Gewichtskraft ab; deshalb wird gemäß dieser Verfahrensschritte zunächst nur der Absenkung des freien Endes des Haspeldorns aufgrund der Gewichtskraft entgegengewirkt; dies kommt zudem durch die Formulierung zum Ausdruck, dass das freie Ende des Haspeldorns „auf die Höhe“ seines rotorseitigen Endes angehoben wird.
Neben der Gewichtskraft unterliegt der Haspeldorn und insbesondere sein freies Ende jedoch auch zumindest einer Kraftkomponente in horizontaler Richtung aufgrund des besagten Bandzugs, dem das Band während des Aufwickelns unterliegt. Dadurch wird das freie Ende des Haspeldorns grundsätzlich auch in horizontaler Richtung verbogen. Auch eine solche Verbiegung in horizontaler Richtung ist unerwünscht, weil sie ebenfalls zu den besagten Fehlern beim Aufwickeln des Bandes auf den Haspeldorn führt.
Deshalb sieht die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise vor, dass das freie Ende des Haspeldorns bereits in der Anwickelposition und auch während der Überführung des Haspeldorns von der Anwickelposition in die Fertigwickelposition - auch unter Berücksichtigung des dabei wachsenden und sich in seiner Richtung und seinem Betrag verändernden Bandzugs - mit Hilfe des mitfahrenden Dornstützlagers permanent auch gegenüberliegend zu seinem rotorseitigen Ende gehalten wird. Dieser Ausdruck „gegenüberliegend zu seinem rotorseitigen Ende“ bedeutet, dass das freie Ende des Haspeldorns nicht nur auf Höhe des rotorseitigen Endes liegt, sondern darüber hinaus, dass der Haspeldorn auch nicht in der horizontalen Ebene verbogen ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, dass das mitfahrende Dornstützlager ausgebildet ist, nicht nur der Schwerkraft entgegenzuwirken und die Höhe des freien Endes des Haspeldorns zu korrigieren, sondern auch dem Bandzug entgegenzuwirken.
Für die Synchronisation der Bewegung, sowie die Berechnung der konkreten Stützposition und Stützkraft des mitfahrenden Dornstützlagers ist eine Berechnungseinheit vorgesehen. Diese berechnet aus den veränderlichen Parametern Gewichtskraft, Bandzug, aktuelle Position des Dorns und Wendevorgang durchgängig die zur aktuellen Position des freien Endes des Haspeldorns korrespondierende Stützstellung, welche durch das mitfahrende Dornstützlager einzunehmen ist. Dabei wird aus den veränderlichen Belastungsparametern Gewichtskraft und Bandzug eine resultierende Kraft und somit ein sich veränderndes Maß für den Versatz des freien Endes des Haspeldorns zum fest montierten Ende des Haspeldorns ermittelt. Somit ist sichergestellt, dass die durch die Verstelleinrichtung ausgeführte Bewegung sowohl synchron mit der Position des Dorns bei einem Wendevorgang ausgeführt wird, als auch, dass die veränderlichen Belastungsparameter berücksichtigt werden und somit das freie Ende des Haspeldorns stets auf die Höhe seines rotorseitigen Endes angehoben wird. Die Synchronisation kann durch elektrische und/oder mechanische Komponenten/Bauteile erfolgen.
Vorteilhafterweise wird der Haspeldorn in der Fertigwickelposition mit dem typischerweise darauf aufgewickelten Coil zusätzlich auch mit einem stationären Dornstützlager unterstützt. Erst nachdem das stationäre Dornstützlager seine Stützwirkung entfaltet hat, kann das mitfahrende Dornstützlager abgekuppelt werden und wieder in die Anwickelposition verfahren werden. Das Coil kann in der Fertigwickelposition - durch das stationäre Dornstützlager gestützt - fertig gewickelt werden. Nachfolgend kann der Abtransport des fertig gewickelten Coils erfolgen, typischerweise mit einem Bundtransportwagen.
Die oben genannte Aufgabe wird vorrichtungstechnisch durch den in Anspruch 7 beanspruchten Wendehaspel gelöst. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass das mitfahrende Dornstützlager auf dem Boden, vorzugsweise einer Werkshalle abgestützt ist und dass die Verstelleinrichtung ausgebildet ist, den Lagerkopf zusammen mit dem angekuppelten freien Ende des Haspeldorns gegen die Schwerkraft soweit anzuheben, bis sich das freie Ende des Haspeldorns auf Höhe von dem rotorseitigen Ende des Haspeldorns befindet, wenn sich der Haspeldorn in der Anwickelposition befindet.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Wendehaspels sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Beschreibung sind sechs Figuren beigefügt, wobei

1 den erfindungsgemäßen Wendehaspel in einer Anwickelposition;
2 den erfindungsgemäßen Wendehaspel in einer Fertigwickelposition;
3 den Lagerkopf an dem freien Ende des mitfahrenden Dornstützlagers;
4.1 - 4.7 den Haspeldorn und das zugeordnete mitfahrende Dornstützlager in schematisierter Darstellung in verschiedenen Stadien des Wickelprozesses;
5 die Veränderung der auf das mitfahrend Dornstützlager wirkenden Kräfte in unterschiedlichen Stadien bei der Überführung des Haspeldorns von der Arbeitsposition in die Fertigwickelposition; und
6 verschiedene Varianten zur Anbringung von Antrieben in den Gelenken des Doppel-Parallel-Kurbelbetriebes.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt den erfindungsgemäßen Wendehaspel 100. Er besteht im Wesentlichen aus einem Rotor 110, d. h. hier beispielhaft einer rotierenden Scheibe, an welcher hier zwei Haspeldorne 112 mit ihrem rotorseitigen Ende exzentrisch zu der Drehachse D des Rotors montiert sind. Die beiden Haspeldorne 112 erstrecken sich grundsätzlich senkrecht zu der Ebene des Rotors. Jeder der beiden Haspeldorne dient zum Aufwickeln von Band 200, insbesondere Metallband zu einem Coil. Der links in der 1 gezeigte Haspeldorn 112 befindet sich in der sogenannten Anwickelposition A, während sich gleichzeitig der zweite Haspeldorn 112 in der sogenannten Fertigwickelposition F befindet. Die Funktionsweise des Wendehaspels sowie das erfindungsgemäße Verfahren werden weiter unten beschrieben.
Gemäß 1 ist dem Haspeldorn 112 in der Arbeitsposition A ein mitfahrendes Dornstützlager 120 zugeordnet. Dieses Dornstützlager 120 weist einen Lagerkopf 122 auf, welcher lösbar an das freie Ende des Haspeldorns 112 angekuppelt ist. Das freie Ende des Haspeldorns ist jenes, welches dem rotorseitigen Ende des Haspeldorns, mit welchem dieser an dem Rotor 110 montiert ist, gegenüberliegt.
Das mitfahrende Dornstützlager 120 ist auf dem Boden 300 von beispielsweise einer Werkshalle oder auf einem Fundament abgestellt und abgestützt. Es weist insbesondere eine Verstelleinrichtung 124, beispielsweise in Form eines Doppel-Parallel-Kurbelgetriebes auf zum Verfahren des Lagerkopfes 122 des Stützlagers auf einer durch die Konstruktion der Verstelleinrichtung vorbestimmten Bahn, insbesondere einer Kreisbahn. Diese Kreisbahn ist in 1 mit einem Pfeil nach rechts gekennzeichnet; auf dieser Kreisbahn kann der linke Haspeldorn aus der Anwickelposition A durch Rotation des Rotors 110 um seine Drehachse D und gleichzeitiges Mitverfahren des Dornstützlagers durch geeignete Bewegung der Verstelleinrichtung 124 in die Fertigwickelposition F verfahren werden.
Diese Situation ist in 2 gezeigt. Dort ist weiterhin zu erkennen, dass der Haspeldorn 112 in der Fertigwickelposition F von zunächst nicht nur von dem mitfahrenden Dornstützlager 120, sondern zunächst zusätzlich auch von einem stationären Dornstützlager 130 gestützt wird. In dieser Fertigwickelposition F muss das stationäre Dornstützlager nicht nur den Haspeldorn, sondern zusätzlich auch das fertiggewickelte Coil mit abstützen. Dabei ist in 2 zu erkennen, dass das stationäre Dornstützlager 130 so positioniert und ausgebildet ist, dass es zum Abstützen des freien Endes des Haspeldorns 112 weiter innen als der Lagerkopf 122 des mitfahrenden Dornstützlagers an Haspeldorn ansetzen kann. „Weiter innen“ bedeutet in diesem Fall, „näher an dem Rotor 110“, aber immer noch an dem freien Ende des Haspeldorns. Diese Anordnung und Positionierung des stationären Dornstützlagers 130 in Bezug auf das mitfahrende Dornstützlager 120 ist wichtig, um ein Abkuppeln des Lagerkopfes 122 von dem freien Ende des Haspeldorns 112 in der Fertigwickelposition zu ermöglichen. Dadurch, dass das stationäre Dornstützlager 130 weiter innen an dem freien Ende des Haspeldorns 112 ansetzt, ist der Bereich vor dem Lagerkopf 122 frei, so dass dieser bequem gelöst werden kann zum Abkuppeln des mitfahrenden Dornstützlagers ohne problematische Störkanten.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den Lagerkopf 122 des mitfahrenden Dornstützlagers 120. Es ist zu erkennen, dass dieser Lagerkopf 122 an seinem dem Haspeldorn 112 zugewandten Ende hülsenförmig ausgebildet ist. In oder an diesem hülsenförmigen Ende ist eine Schiebehülse 128 axial in Richtung des Doppelpfeils verschiebbar gelagert. Zum Ankuppeln des Lagerkopfes 122 an das freie Ende 113 des Haspeldorns 112 wird die Schiebehülse auf das auskragende Ende 113a des freien Endes des Haspeldorns aufgeschoben und in dieser Position mit einem Betätigungselement 129, z. B. einem Zylinder, arretiert. Das Betätigungselement 129 dient ggf. auch zum Zurückziehen der Schiebehülse und damit zum Freigeben des freien Endes des Haspeldorns von dem Lagerkopf 122 bzw. vom mitfahrenden Dornstützlager. In der in 3 gezeigten Ankuppelposition ist das freie Ende 113 des Haspeldorns 112 innerhalb der Schiebehülse 128 oder innerhalb des hülsenförmigen Endes des Lagerkopfes 122 drehbar gelagert. Gleichzeitig ist jedoch durch die Ausbildung des hülsenförmigen Endes sichergestellt, dass das freie Ende 113 des Haspeldorns auf jedem Punkt der oben unter Bezugnahme auf 1 erwähnten Bahnkurve entgegen der Schwerkraft G von dem mitfahrenden Dornstützlager abgestützt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des soeben beschriebenen erfindungsgemäßen Wendehaspels 100 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 näher erläutert.
Das Verfahren sieht zunächst vor, dass der Rotor 110 des Wendehaspels 100 gedreht wird, um den zunächst leeren Haspeldorn 112 in die Anwickelposition A zu verfahren; siehe 1. In der Anwickelposition A wird dann der Lagerkopf 122 des mitfahrenden Dornstützlagers 120 lösbar an das freie Ende des Haspeldorns 112 angekuppelt. Dieser Zustand ist auch in 4.2 veranschaulicht.
Das dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Problem ist jedoch in 4.1 dargestellt. Zu erkennen ist in schematischer Darstellung die Stirnseite des Haspeldorns 112 in der Anwickelposition A. Dabei zeigt der strichpunktierte kleine Kreis, dass an dem Rotor 110 fest montierte rotorseitige Ende des Haspeldorns, während der mit durchgezogener Linie gezeichnete kleine Kreis das freie Ende des Haspeldorns zeigt. Der in übertriebener Darstellung gezeigte Versatz zwischen den beiden kleinen Kreisen bedeutet das Herabhängen bzw. die Absenkung des freien Endes des Haspeldorns 112 gegenüber seinem rotorseitigen Ende an, wobei das Durchhängen um beispielsweise ca. 1 bis 3 mm alleine bereits aufgrund des hohen Eigengewichtes des Haspeldorns 112 erfolgen kann. Dieses Durchhängen des freien Endes des Haspeldorns führt zu unsauber gewickelten Coils wie einleitend beschrieben.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb diesem Durchhängen des freien Endes 113 des Haspeldorns 112 dadurch entgegengewirkt, dass dieses freie Ende 113 mit Hilfe des angekuppelten mitfahrenden Dornstützlagers gegen die Schwerkraft G auf die Höhe des rotorseitigen Endes des Haspeldorns 112 angehoben wird.
4.2 zeigt das freie Ende 113 des Haspeldorns 112 in angehobener Position; dies ist daran zu erkennen, dass in 4.2 das rotorseitige und das freie Ende des Haspeldorns 112 deckungsgleich gezeichnet sind.
In der Anwickelposition A wird damit begonnen, das Band auf den Haspeldorn 112 aufzuwickeln. Dies erfolgt zunächst gänzlich ohne Bandzug; der Bandzug wird erst dann aufgebaut, wenn das Band, insbesondere das Metallband mit ein paar Wicklungen (üblich 1 - 5 Wicklungen) auf dem Haspeldorn 112 aufgewickelt ist und einer wirkenden Zugspannung bzw. einem wirkenden Bandzug standhalten kann.
Vorzugsweise wird das freie Ende 113 des Haspeldorns 112 in der Anwickelposition A bereits vor und / oder während des Anwickeln des Bandes auf die Höhe des rotorseitigen Endes angehoben. Nach Möglichkeit sollte das freie Ende des Haspeldorns bereits vor Beginn des Anwickelns auf die Höhe des rotorseitigen Endes angehoben werden, weil dann bereits von Beginn des Wickelns an die einleitend beschriebenen Probleme beim Aufwickeln des Bandes vermieden werden können.
4.3 zeigt den Aufbau des Bandzugs noch in der Anwickelposition A; der Aufbau des Bandzugs ist dort durch die aufeinander zu gerichteten beiden Pfeile parallel zu dem Band 200 angedeutet. In den 4.2 und 4.3 hält das Doppel-Parallel-Kurbelgetriebe 124 des mitfahrenden Dornstützlagers dessen Lagerkopf und damit auch das freie Ende 113 des Haspeldorns 112 in der Anwickelposition auf Höhe des rotorseitigen Endes.
4.4 zeigt den Haspeldorn 112 mit unter Bandzug teilweise aufgewickeltem Band 200 bei seiner Überführung aus der Anwickelposition A in die Fertigwickelposition. Auch hier hält gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren die Verstelleinrichtung 124, hier beispielhaft in Form des Doppel-Kurbel-Getriebes, das freie Ende 113 des Haspeldorns 112 immer auf Höhe des rotorseitigen Endes des Haspeldorns. Gleichzeitig wirkt die Verstelleinrichtung 124 auch dem Bandzug an dem freien Ende des Haspeldorns entgegen, so dass auch kein seitlicher Versatz zwischen den beiden Enden des Haspeldorns 112 entsteht. Vielmehr wird insbesondere durch die Verstelleinrichtung 124 sichergestellt, dass das freie Ende des Haspeldorns stets gegenüberliegend zu dem rotorseitigen Ende des Haspeldorns gehalten wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Band 200 sauber zu dem Coil aufgewickelt wird und die einleitend beschriebenen Nachteile nicht entstehen.
4.5 zeigt den Haspeldorn 112 mit dem zwischenzeitlich angewachsenen Coildurchmesser in der Fertigwickelposition F. Die Verstelleinrichtung 124 ist entsprechend geeignet verdreht.
4.6 zeigt den Haspeldorn 112 in der Fertigwickelposition F, wo das freie Ende 113 des Haspeldorns 112 nunmehr auch von dem statischen bzw. stationären Dornstützlager 130 gestützt wird. In dieser Fertigwickelposition übernimmt das stationäre Dornstützlager 130 alleine das Abstützen des freien Endes des Haspeldorns, so dass das mitfahrende Dornstützlager beispielsweise durch Zurückziehen der Schiebehülse 128 von dem freien Ende abgekuppelt werden kann. Das abgekuppelte mitfahrende Dornstützlager kann dann wieder in die Anwickelposition verfahren werden, wie in 4.7 gezeigt. Das Coil kann fertig gewickelt und später vom Haspeldorn entfernt werden ohne Störkanten mit dem mitfahrenden Dornstützlager zu haben.
5 zeigt nochmals die bereits aus den 4.1 - 4.7 bekannten unterschiedlichen Stationen des Haspeldorns bei seiner Überführung aus der Anwickelposition A in die Fertigwickelposition F. Besonders deutlich sind in 5 die auch bereits in den 4.1 - 4.7 angedeuteten wirkenden Kräfte zu erkennen. Die jeweils an dem Haspeldorn 112 angreifende Gesamtkraft bzw. resultierende Kraft F_RES ergibt sich jeweils als vektorielle Summe aus der Gewichtskraft F_G und der Zugkraft F_Z aufgrund des Bandzugs. Es ist zu erkennen, dass die Gewichtskraft F_G , die immer in senkrechter Richtung wirkt, in der Anwickelposition A noch relativ klein ist und zu Fertigwickelposition hin immer größer wird. Dies erklärt sich daraus, dass in der Anwickelposition A an dem freien Ende lediglich ein Teil des Eigengewichtes des Haspeldorns 112 von dem mitfahrenden Dornstützlager abgestützt und angehoben werden muss. Während der Überführung in die Fertigwickelposition wird gleichzeitig auch immer mehr Band 200 auf den Haspeldorn aufgewickelt, wodurch die Gewichtskraft F_G stetig ansteigt, bis sie sich in der Fertigwickelposition aus der Gewichtskraft des Coils und einem Teil des Eigengewichtes des Haspeldorns zusammensetzt. Weiterhin ist in 5 zu erkennen, dass sich die Zugkraft F_Z von der Anwickelposition A bis zur Fertigwickelposition F zum Teil betragsmäßig vergrößert und insbesondere aber auch bezüglich ihrer Richtung verändert. Bei vektorieller Summenbildung mit der besagten Gewichtskraft F_G resultieren daraus die in 5 gezeigten jeweils unterschiedlichen Gesamtkräfte F_RES . Das erfindungsgemäße mitfahrende Dornstützlager 120 muss insbesondere ausgebildet sein, den besagten resultierenden Gesamtkräften F_RES entgegenzuwirken. Zu diesem Zweck ist das mitfahrende Dornstützlager 120 erfindungsgemäß auf dem Boden abgestützt, um die Kräfte in den Boden abzuleiten.
Die Berechnung der Gesamtkräfte sowie der aktuellen Wendeposition erfolgt durch eine nicht gezeigte Berechnungseinheit, welche die einzunehmende Stützstellung des mitfahrenden Dornstützlagers vorgibt und durch die Verstelleinrichtung ausführen lässt.
6 zeigt nochmals die bereits unter Bezugnahme auf die 4.1 - 4.7 teilweise beschriebenen Positionen des Haspeldorns während seiner Überführung von der Anwickelposition in die Fertigwickelposition. 6 zeigt insbesondere verschiedene Möglichkeiten zur Platzierung von Antrieben 126 in den Gelenkpunkten des Doppel-Kurbel-Getriebes 124. Die Antriebe sind jeweils durch eine sektorartige Aufteilung der Gelenkpunkte symbolisiert. Grundsätzlich ist es ausreichend, lediglich einen Antrieb in einem Gelenkpunkt vorzusehen, wie dies in der zweiten Spalte in 1 für zwei Gelenkpunkte beispielhaft und alternativ dargestellt ist. Besser, jedoch auch teurer ist der Einbau von zwei Antrieben 126 in unterschiedlichen Gelenkpunkten des Doppel-Kurbel-Getriebes 124, wie dies in der dritten Spalte in 6 dargestellt ist. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel und der dort gezeigten Position des Haspeldorns 112 empfiehlt sich eine gleichsinnige Drehrichtung der Antriebe 126. Hier befindet sich der Haspeldorn 112 noch vor dem Totpunkt. Die von den beiden Antrieben 126 aufgebrachten Drehmomente addieren sich.
Bei dem in der vierten Spalte in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Haspeldorn 112 jenseits des Totpunktes; die von den beiden Antrieben 126 aufgebrachten Drehmomente wirken jeweils einzeln und in entgegengesetzter Drehrichtung.
Durch das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die Flexibilität des Wickelvorgangs vorteilhafterweise deutlich erhöht. Die Anzahl der möglichen Windungen in der Anwickelposition und die zulässigen Bandzugwerte in der Anwickelposition können erhöht werden; die Geschwindigkeit beim Wendevorgang kann geändert werden. Somit kann der Wickelvorgang prozesstechnisch deutlich flexibler ausgeführt werden.
Bezugszeichenliste

100: Wendehaspel
110: Rotor
112: Haspeldorn
113: freies Ende des Haspeldorns
113a: auskragendes Ende des freien Endes des Haspeldorns
120: mitfahrendes Dornstützlager
122: Lagerkopf
124: Verstelleinrichtung
126: Antrieb
128: Schiebehülse
129: Betätigungselement für Schiebehülse
130: stationäres Dornstützlager
140: Bundtransportwagen
200: Band, insbesondere Metallband
300: Boden
A: Anwickelposition
D: Drehachse des Rotors
F: Fertigwickelposition
G: Schwerkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 645625 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Wendehaspels (100) mit einem Rotor (110), an welchen mindestens ein Haspeldorn (112) mit seinem rotorseitigen Ende exzentrisch zu der Drehachse (D) des Rotors montiert ist, zum Aufwickeln von Band (200), insbesondere Metallband; wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Drehen des Rotors (110) zum Überführen des zunächst leeren Haspeldorns (112) in eine Anwickelposition (A); und Lösbares Ankuppeln eines mitfahrenden Dornstützlagers (120) an das freie Ende (113) des Haspeldorns; dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (113) des Haspeldorns (112) in der Anwickelposition (A) mit Hilfe des angekuppelten mitfahrenden Dornstützlagers (120) gegen die Schwerkraft (G) auf die Höhe seines rotorseitigen Endes angehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (200) in der Anwickelposition (A) auf den Haspeldorn (112) aufgewickelt wird; und dass das freie Ende (113) des Haspeldorns in der Anwickelposition (A) bereits vor und/oder während eines Anwickelns des Bandes mit Hilfe des angekuppelten mitfahrenden Dornstützlagers (120) angehoben wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das der Rotor (110) nach dem Anwickeln des Bandes (200) gedreht wird zum Überführen des Haspeldorns (112) von der Anwickelposition (A) in eine Fertigwickelposition (F) zum Fertigwickeln des Bandes zu einem Coil; wobei das Aufwickeln des Bandes (200) unter Bandzug, vorzugsweise auch erhöhtem Bandzug, während der Überführung fortgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (113) des Haspeldorns (112) auch während der Überführung des Haspeldorns von der Anwickelposition (A) in die Fertigwickelposition (F) - auch unter Berücksichtigung des dabei wachsenden Coilgewichtes - mit Hilfe des angekuppelten mitfahrenden Dornstützlagers (120) permanent auf der veränderlichen Höhe seines rotorseitigen Endes gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (113) des Haspeldorns (112) bereits in der Anwickelposition (A) und während der Überführung des Haspeldorns von der Anwickelposition in die Fertigwickelposition (F) - auch unter Berücksichtigung des dabei wachsenden und des sich in seiner Richtung verändernden Bandzuges - mit Hilfe des mitfahrenden Dornstützlagers (120) auch permanent gegenüberliegend zu seinem rotorseitigen Ende gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch Abstützen des freien Endes (113) des mit dem Coil bewickelten Haspeldorns (112) in der Fertigwickelposition (F) mit Hilfe eines stationären Dornstützlagers (130); Abkuppeln des mitfahrenden Dornstützlagers (120); Verfahren des mitfahrenden Dornstützlagers in die Anwickelposition (A); Fertigwickeln des Coils; und Abtransportieren des Coils.
Wendehaspel (100) mit einem Rotor (110), an welchem mindestens ein Haspeldorn (112) zum Aufwickeln von Band (200), insbesondere Metallband, mit seinem rotorseitigen Ende exzentrisch zu der Drehachse (D) des Rotors montiert ist; und einem mitfahrenden Dornstützlager (120) mit einem Lagerkopf (122) zum lösbaren Ankuppeln an das freie Ende des Haspeldorns und mit einer Verstelleinrichtung (124) mit mindestens einem Antrieb (126) zum Verfahren des Lagerkopfes (122) entsprechend der veränderlichen Position des freien Endes des Haspeldorns bei einer Überführung des Haspeldorns (112) von einer Anwickel- in eine Fertigwickelposition (A, F) durch Rotation des Rotors (110); dadurch gekennzeichnet, dass das mitfahrende Dornstützlager (120) auf dem Boden einer Werkshalle abgestützt ist; und dass die Verstelleinrichtung (124) ausgebildet ist, den Lagerkopf (122) zusammen mit dem angekuppelten freien Ende des Haspeldorns gegen die Schwerkraft so weit anzuheben, bis sich das freie Ende des Haspeldorns (112) auf Höhe von dem rotorseitigen Endes des Haspeldorns befindet, wenn sich der Haspeldorn in der Anwickelposition (A) befindet.
Wendehaspel (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (124) ausgebildet ist, den Lagerkopf (122) zusammen mit dem an dem Lagerkopf angekuppelten freien Ende des Haspeldorns in der Anwickelposition (A) bereits vor und/oder während eines Anwickelns des Bandes (200) auf den Haspeldorn (112) anzuheben.
Wendehaspel (100) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerkopf (122) hülsenförmig ausgebildet ist mit einer axial verschiebbaren Schiebehülse (128) als Kupplungselement zum Ankuppeln des Lagerkopfes an das das freie Ende des Haspeldorns durch Aufschieben der Schiebehülse auf ein auskragendes Ende (113a) des freien Ende (113) des Haspeldorns.
Wendehaspel (100) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Betätigungselement (129) zum manuellen oder automatischen Schieben der Schiebehülse (128) auf das freie Ende (113) des Haspeldorns und zum Zurückziehen der Schiebehülse von dem freien Ende des Haspeldorns.
Wendehaspel (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 10; dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (124) in Form eines Kurbelgetriebes, vorzugsweise als Doppel-Parallel-Kurbel ausgebildet ist.
Wendehaspel (100) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens zwei der Gelenkpunkte des Kurbelgetriebes jeweils ein Antrieb (126) vorgesehen ist.
Wendehaspel (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein stationäres Dornstützlager (130) vorgesehen ist zum Abstützen des freien Endes (113) des Haspeldorns in der Fertigwickelposition (F); und dass das stationäre Dornstützlager (130) positioniert und ausgebildet ist zum Abstützen des freien Endes des Haspeldorns (112) weiter innen als der Lagerkopf (122) des mitfahrende Dornstützlagers (120).