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Gebiet:
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verringern des Abhebens der Wicklungen eines Coils aus einem metallischen Band.
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Stand der Technik:
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Metallische Bänder werden bei ihrer Herstellung zu Coils aufgewickelt, um den Transport, die Lagerung und / oder eine Weiterverarbeitung zu vereinfachen. In einem Zwischenschritt der Weiterverarbeitung oder Lagerung des Coils werden beispielsweise zur Qualitätssicherung Proben aus dem zu einem Coil aufgewickelten Band entnommen. Dazu wird ein Bandabschnitt des Coils abgewickelt, die Probe herausgetrennt und der Rest des Bandabschnittes wieder auf das Coil aufgerollt. Durch das Abwickeln und Entnehmen der Probe wird der beprobte Bandabschnitt zumeist derartig plastisch verformt, dass dieser nicht mehr eine Krümmung entsprechend seiner vorherigen Krümmung im Coil aufweist. Meist ist der verbleibende Krümmungsradius des Bandabschnittes größer. Die neue Krümmung des Bandabschnittes resultiert dabei aus der Verformung des Bandes beim Ab- bzw. Aufwickeln und dem Schnitt der Probeentnahme. Beim Aufwickeln des verbleibenden Bandabschnittes auf das Coil bleibt ein Teil dieser Verformung als elastischer und / oder plastischer Anteil bestehen. Durch diesen Verformungsanteil kann sich der Bandabschnitt ohne äußere Einwirkung von der darunterliegenden Coil-Wicklungen abheben.
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Dies kann einen nachfolgenden Transport, eine Lagerung und / oder Weiterverarbeitung beeinträchtigen. Bisher ist nach einer Probenahme aus einem Coil das Abheben eines Bandabschnittes beispielsweise durch das Umreifen mit einem Bindeband verhindert worden. Ein derartiger Arbeitsschritt verursacht aber im laufenden Prozess zusätzliche Betriebs- und Materialkosten. Insbesondere bei dicken Bändern, vor allem aus hochfesten und ultrahochfesten Stahl, zeigt sich die Umreifung als aufwendig.
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Aufgabe der Erfindung:
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Abheben des Bandabschnittes nach einer Probenahme und einem Wiederaufwickeln zu einem Coil zu reduzieren, so dass dadurch keine weiteren Beeinträchtigungen, beispielweise bei der Lagerung, Transport und Weiterverarbeitung, entstehen.
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Erfindung:
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Zumindest ein abgewickelter Bandabschnitt, vorzugsweise zumindest die äußerste Wicklung des Coils, wird nach der Probeentnahme mittels einer Umformeinrichtung derartig plastisch vorverformt, insbesondere vorgebogen, dass das Abheben des umgeformten Bandabschnittes reduziert ist gegenüber der Abhebung des Bandabschnittes, die bei einem Aufwickeln ohne eine zusätzliche Verformung vorliegt. Beim Aufwickeln nach einer Probenahme wird der Bandabschnitt sowohl plastisch als auch elastisch verformt. Die unterschiedlichen Anteile der Verformung, bzw. das Verhältnis von plastischer zu elastischer Verformung, werden durch die vorliegenden Werkstoffeigenschaften des Bandabschnittes und die Verfomungsbedingungen beim Aufwickeln bestimmt. Je größer der verbleibende elastische Anteil ist, desto weiter wird sich der Bandabschnitt von dem darunterliegenden Bandabschnitt bei einer fehlenden oder reduzierten äußeren Anpresskraft, beispielsweise durch ein Bindeband, abheben. Durch das Einbringen einer erfindungsgemäßen Vorverformung wird der plastische Anteil gegenüber dem elastischen Anteil erhöht. Dadurch reduziert sich dann das Abheben des verformten Bandabschnittes von dem darunterliegenden Bandabschnitt des Coils. Die erfindungsgemäße Umformeinrichtung wirkt demnach gezielt dem Effekt der Abhebung des Coils nach der Probeentnahme entgegen und verringert, vorzugsweise eliminiert, die Abhebung des Bandendes vom Coil, so dass besonders bevorzugt ein Weitertransport des Coils auch ohne Umreifung selbst bei hochfesten und ultrahochfesten Güten möglich ist.
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Weitere bevorzugte Ausführungen des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 dargestellt. Der Bandabschnitt wird bevorzugt zu einem Kreisabschnitt mit einer gleichen oder kleineren Krümmung als der im aufgewickelten Coil darunterliegende Bandabschnitt vorverformt oder vorgebogen. Hieraus ergibt sich der Vorteil, dass der Bandabschnitt zumindest an dem darunterliegenden Bandabschnitt anliegt und ein Abheben des Bandabschnittes von dem darunterliegenden Bandabschnitt gänzlich vermieden wird. Bei einer kleineren Krümmung wird zusätzlich noch eine Kraft auf die darunterliegenden Bandabschnitte ausgeübt und dadurch der Coil-Verbund gefestigt.
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Eine Umformung des Bandabschnittes erfolgt vorzugsweise entgegengesetzt zur bei der Probeentnahme eingebrachten Umformung des Bandabschnittes. Durch diese bevorzugte Verfahrensweise wird ein Bandabschnitt wieder in den Zustand vor der Probeentnahme zurückgebracht. Durch die entgegengesetzte Umformung werden idealerweise die Eigenschaften des Bandabschnittes nicht beeinflusst, so dass in einem anschließenden Verarbeitungsprozess keine negativen Effekte aufgrund der Probenahme von dem Bandabschnitt auftreten.
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Die Verformung erfolgt idealerweise beim Aufwickeln des Coils im Anschluss an die Probeentnahme. Hierdurch wird die Handhabung des Coils vereinfacht, da ein zusätzlicher Abwickel- und Aufwickelschritt mit einem dazwischen stattfindenden Umformschritt entfällt.
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Das Abheben des Bandabschnittes wird um > 60 %, vorzugsweise um > 80 %, reduziert. Der verbleibende Spalt, der durch das Abheben entsteht, stellt typischerweise keine Beeinträchtigung in nachfolgenden Prozessschritten mehr dar. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft bei metallischen Bändern mit einer Dicke von mehr als 8 mm, vorzugsweise > 16 mm aus.
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Die Verformung wird bevorzugt beim Aufwickeln an den Coil-Durchmesser bzw. an die Coil-Krümmung angepasst. Die gezielte Einstellung von Krümmung bzw. Durchmessern eines Biegeradius erlaubt es, gezielt kraftlos den Bandabschnitt neu anzulegen oder eine gezielte Spannung in das Coil einzubringen. Durch die gezielte Einstellung der Spannung auf die darunterliegenden Bandabschnitte des Coils kann das Verhalten des Bandes beim Abwickeln gesteuert werden. Zu hohe eingebrachte Spannungen können beispielsweise das Abwickeln in einem nachfolgenden Prozessschritt behindern. Weiterhin kann eine außen auf das Coil aufgebrachte Spannung dieses stabilisieren und festigen.
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Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Die Vorrichtung weist ein Biegewerkzeug zum plastischen Verformen, insbesondere Biegen, eines Blechabschnittes auf und das Biegewerkzeug ist zwischen der Probeentnahmestation und dem Coil bzw. der Aufwickelstation für das plastische Verformen, insbesondere Biegen, eines Blechabschnittes angeordnet. Dies ermöglicht eine Verformung des Bandabschnittes bevorzugt vor und / oder beim Aufwickeln des Bandabschnittes auf das Coil.
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Bevorzugte Ausführungen der Vorrichtung werden in den abhängigen Ansprüchen 8 bis 15 dargestellt. Das Biegewerkzeug weist bevorzugt mindestens drei Walzen auf und zumindest zwei Walzen weisen idealerweise einen Abstand zueinander auf, der größer ist als der Durchmesser der dritten Walze. Die dritte Walze ist vorzugsweise derart angeordnet, dass ein Blech, welches durch die beiden Spalte zwischen den drei Walzen geführt ist, gekrümmt ist. Durch die Krümmung des Bandabschnittes insbesondere dann, wenn der Bandabschnitt durch die beiden Spalte geführt wird, kann der Bandabschnitt plastisch verformt werden. Der für das Durchführen notwendige Zug kann hier beispielsweise durch ein Mittel zum Aufwickeln des Coils aufgebracht werden und / oder mittels entsprechend angeordnete Bandtreiber, welche vor und / oder nach dem Biegewerkzeug angeordnet sind.
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Vorzugsweise ist die Anordnung bzw. Anstellung der Walzen des Biegewerkzeugs variabel zum gezielten Ändern der eingebrachten plastischen Verformung vorgesehen, insbesondere des Biegeradius des Blechabschnittes. Zum einen erleichtert die variable Anstellung der Walzen zueinander das Einfädeln des Blechabschnittes in das Biegewerkzeug, zum anderen kann hierdurch der Biegeradius an einen sich ändernden Radius des Coils, vorzugsweise kontinuierlich, angepasst werden. Hierdurch ist es möglich, auch lange Bandabschnitte ideal auf einen sich ändernden Coil-Durchmesser beim Aufwickeln anzupassen.
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Die Walzen des Biegewerkzeugs weisen bevorzugt eine Antriebseinheit, vorzugsweise elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben, zum Fördern des Bandes auf. Hierdurch wird der Bandtransport durch das Biegewerkzeug vereinfacht und es kann auf einen zusätzlichen Bandtreiber verzichtet werden. Die Antriebseinheit kann dabei auf eine oder mehrere Walzen gleichzeitig wirken und auch ein Getriebe und / oder eine Kupplung zum Entkoppeln des Antriebs von den Walzen aufweisen. Weiterhin wird die Antriebseinheit derartig gesteuert oder geregelt, dass die Bandlaufgeschwindigkeit an unterschiedliche Bedingungen angepasst werden kann; beispielsweise nur den Bandabschnitt ab- oder aufzurollen oder in Bezug auf den Coildurchmesser die Bandlaufgeschwindigkeit zu reduzieren oder zu erhöhen.
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Idealerweise ist eine Antriebseinheit, vorzugsweise elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben, zum Anstellen der Walzen vorhanden. Eine Antriebseinheit zum Verstellen der Anstellung vereinfacht die variable Einstellung des resultierenden Biegeradius des Bandabschnittes. Beispielsweise kann ein Linearmotor in Form eines Hydraulikzylinders einfach den Spalt und / oder die Krümmung des Bandabschnittes durch unterschiedliche Anstellungen der mittleren Walze variieren. Durch eine Veränderung der Anstellung der äußeren Walzen ist es ebenfalls möglich den Spalt zwischen den Walzen zu variieren und dadurch das Biegewerkzeug auf unterschiedliche Blechdicken anzupassen.
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Die Vorrichtung ist bevorzugt zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgelegt und geeignet.
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Der Beschreibung sind die folgenden drei Figuren beigefügt:
- 1: Übersichtsskizzen der Probeentnahmestation
- 2: Detaildarstellungen des Biegewerkzeuges
- 3: Verschiedene Coil-Zustände
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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 versehen.
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1 a) zeigt eine Übersichtsskizze einer Probeentnahmestation 2 mit einem erfindungsgemäßen Biegewerkzeug 4. Das Coil 1 aus einem Stahlband liegt auf Rollen 3 gelagert neben der Entnahmeeinheit 21. Beim Abwickeln des Coils 1 in Pfeilrichtung durchläuft der Bandabschnitt 11 zunächst das Biegewerkzeug 4 und wird anschließend in die Entnahmeeinheit 21 zum Abtrennen der Probe eingefördert. Die Biegewalzen 41,42,43 sind dabei so weit voneinander entfernt, dass keine Verformung auf den Bandabschnitt bzw. die Wicklung 11 aufgebracht wird. Die angetriebenen Walzen des Biegewerkzeugs unterstützen die Bewegung des Bandabschnitts in beide möglichen Bewegungsrichtungen bei dem Ab- oder Aufwickeln des Coils 1.
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In 1 b) sind die Walzen 41,42,43 des Biegewerkzeugs 4 derart angestellt, dass der durchlaufende Bandabschnitt der Wicklung 11 eine plastische Verformung erfährt. Die Bandtreiber 5 sind dabei geschlossen und befördern den Bandabschnitt durch das Biegewerkzeug 4 hindurch. Der auf die mittlere Walze 43 wirkende Hydraulikzylinder passt dabei die aufgebrachte Verformung bzw. Krümmung an den Durchmesser R des Coils an.
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Unterschiedliche Ausführungsmöglichkeiten des Biegewerkzeugs 4 sind in den 2 a) bis c) gezeigt. In der Variante der 2 a) sind die Walzen 41,42,43 des Biegewerkzeuges 4 fest angestellt und der Bandabschnitt wird beim Durchlaufen durch das Biegewerkzeug immer entsprechend der voreingestellten Krümmung verformt. Durch einen Linearantrieb, welcher wie in 2 b) dargestellt auf die mittlere Walze 43 wirkt, kann der Spalt zwischen den Walzen 41,42,43 und gleichzeitig der Krümmungsradius des durchlaufenden Bandabschnittes variiert werden. Hier ist der Krümmungsradius nur in Verbindung mit der Spaltdicke einstellbar. In 2 c) sind beide äußeren Walzen 41,42 zusätzlich zur mittleren Walze variabel in Bezug zueinander beweglich. In dieser Anordnung ist sowohl der Spalt als auch der Biegeradius unabhängig voneinander variabel einstellbar. Dadurch kann das Biegewerkzeug auf unterschiedliche Banddicken angepasst werden.
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3 stellt Coils in unterschiedlichen Zuständen nach dem Aufwickeln mit und ohne Biegewerkzeug 4 dar. Ausgehend von einem Coil 1 im Anlieferungszustand wird ein Bandabschnitt abgewickelt und wieder aufgewickelt. In 3 a) ist der Bandabschnitt um die variable Strecke s von den darunterliegenden Wicklungen abgehoben. Der Außendurchmesser des Coils vergrößert sich dadurch im Maximum um den Betrag rz. In 3 b) ist der Bandabschnitt mit einem erfindungsgemäßen Biegewerkzeug 4 beim Aufwickeln verformt worden. Dadurch reduziert sich hier das Abheben gegenüber dem Abheben in 3 a). Der Außendurchmesser R des Coils 1 ist ebenfalls reduziert gegenüber dem Coil 1 in 3 a). Wird der Bandabschnitt beim Aufwickeln noch mehr gekrümmt, liegt der Bandabschnitt wieder, wie in 3 c) gezeigt, an den darunterliegenden Wicklungen an. Hierdurch wird ein Außendurchmesser R des Coils 1 eingestellt, der im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Coils 1 im Anlieferungszustand entspricht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Coil
- 11
- Wicklung
- 2
- Probeentnahmestation
- 21
- Entnahmeeinheit
- 3
- Rollen
- 4
- Biegewerkzeug
- 41
- Walzen
- 42
- Walze
- 43
- Walze
- 44
- Antriebseinheit Anstellung der Walzen
- 45
- Antriebseinheit Bewegung Band
- 5
- Bandtreiber
- R
- Durchmesser Coil
- rZ
- Durchmesserveränderung
- S
- Abgehobene Strecke der Wicklung
