DE102022210533A1

DE102022210533A1 - Method and computer program for operating a reeling device

Info

Publication number: DE102022210533A1
Application number: DE102022210533.8A
Authority: DE
Inventors: Johannes Alken; Benjamin Viereck; Thomas Holzhauer; Johannes Leipold
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2022-10-05
Publication date: 2024-04-11
Also published as: WO2024074251A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Betreiben einer Haspelvorrichtung 100. Die Haspelvorrichtung weist einen Haspeldorn 120 auf zum Aufwickeln eines Bandes 20. Zu diesem Zweck weist der Haspeldorn an seinem Umfang verteilt eine Mehrzahl von Segmenten 124 auf, die jeweils über mindestens zwei Laschen an eine in dem Haspeldorn axial verschiebbare Steuerstange 122 angelenkt sind zum radialen Ein- und Ausfahren des Segmentes in mindestens eine Betriebsposition. Um auch von außen nicht erkennbare Verschleißzustände von internen Bauteilen des Haspeldorns zuverlässig erkennen zu können, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, das die Segmente im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung mehrfach in bestimmte Betriebspositionen verfahren werden und dass dabei jeweils die Abstände der Segmente gegenüber einer ortsfesten Betriebsposition ermittelt werden. Die zu verschiedenen Zeitpunkten gespeicherten Abstände werden sodann im Hinblick darauf ausgewertet, ob sie im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten oder unterschreiten. In diesem Fall wird auf das Vorliegen von Verschleißzuständen rückgeschlossen.The invention relates to a method and a computer program for operating a reeling device 100. The reeling device has a reel mandrel 120 for winding up a strip 20. For this purpose, the reel mandrel has a plurality of segments 124 distributed around its circumference, each of which is articulated via at least two tabs to a control rod 122 that can be moved axially in the reel mandrel for radially extending and retracting the segment into at least one operating position. In order to be able to reliably detect wear conditions of internal components of the reel mandrel that cannot be recognized from the outside, the method according to the invention provides that the segments are moved several times into certain operating positions over the course of the reeling device's service life and that the distances between the segments and a fixed operating position are determined in each case. The distances stored at different times are then evaluated with regard to whether they exceed or fall below a predetermined threshold value over the course of the reeling device's service life. In this case, it is concluded that wear conditions are present.

Description

Die Erfindung betritt ein Verfahren zum Betreiben einer Haspelvorrichtung, wobei die Haspelvorrichtung einen Haspeldorn aufweist zum Aufwickeln eines Bandes, vorzugsweise eines Metallbandes. Der Haspeldorn weist an seinem Umfang verteilt mindestens ein, typischerweise eine Mehrzahl von Segmenten auf, die jeweils über mindestens zwei Laschen an eine in dem Haspeldorn axial verschiebbare Steuerstange angelenkt sind zum radialen Aus- und Einfahren des Segmentes in mindestens eine Betriebsposition. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Haspelvorrichtung selbst.The invention relates to a method for operating a reeling device, wherein the reeling device has a reeling mandrel for winding up a strip, preferably a metal strip. The reeling mandrel has at least one, typically a plurality of segments distributed around its circumference, each of which is articulated via at least two tabs to a control rod that is axially displaceable in the reeling mandrel for radially extending and retracting the segment into at least one operating position. The invention also relates to the reeling device itself.

Derartige Haselvorrichtungen sind bekannt und im betrieblichen Alltag eines Walzwerks mechanisch hoch belastet. Dementsprechend ist ein Verschleiß der beweglichen Teile des Haspeldorns unvermeidlich. Es ist zu unterscheiden zwischen Verschleißzuständen, die von außen erkennbar sind und solchen Verschleißzuständen, die von außen nicht erkennbar sind. Die japanische Patentanmeldung JP 2000-226141 A beschäftigt sich mit Verschleiß, der an den Außenseiten der Segmente auftritt, auf denen das Band bzw. Metallband aufgewickelt wird.Such reeling devices are well known and are subjected to high mechanical stress in the day-to-day operation of a rolling mill. Accordingly, wear of the moving parts of the reel mandrel is unavoidable. A distinction must be made between wear that is visible from the outside and wear that is not visible from the outside. The Japanese patent application JP 2000-226141 A deals with wear that occurs on the outside of the segments on which the tape or metal strip is wound.

Demgegenüber gibt es bisher keine Möglichkeit, den Verschleiß der Laschen oder des Gehäuses der Druckfedereinheit in eingebautem Zustand des Haspeldorns zu detektieren. Es gibt zwar weiche Indikatoren, wie ein „Klappern“ der Segmente im Leerbetrieb oder indirekte Messungen mit Andrückrollen, die auf einen Verschleiß der genannten internen Bauteile des Haspeldorns hinweisen. Auch erfolgt typischerweise eine turnusgemäße Wartung des Haspeldorn, wenn die „gewickelte Tonnage“ eine vorgegebenen Gewichtsschwellenwert überschritten hat. Die genannten Verfahren lassen allerdings keine punktgenaue Aussage für einen optimalen Wechselzeitpunkt der Verschleißteile zu. Insofern ist eine verschleißoptimierte Einsatzdauer des Haspeldorns nicht möglich. Somit entstehen unnötige Kosten durch nicht optimale Lebensdauernutzung des Haspeldorns.In contrast, there is currently no way of detecting wear on the tabs or the housing of the compression spring unit when the coiler mandrel is installed. There are soft indicators, such as the "clattering" of the segments when the coiler mandrel is idle or indirect measurements with pressure rollers, which indicate wear on the internal components of the coiler mandrel. The coiler mandrel is also typically serviced regularly when the "wound tonnage" has exceeded a specified weight threshold. However, the methods mentioned do not allow for a precise statement about the optimal time to replace the wearing parts. In this respect, a wear-optimized service life of the coiler mandrel is not possible. This results in unnecessary costs due to suboptimal use of the coiler mandrel's service life.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren und Computerprogramm zum Betreiben einer Haspelvorrichtung sowie eine entsprechende bekannte Haspelvorrichtung selber dahingehend weiterzubilden, dass auch von außen nicht erkennbare Verschleißzustände von internen Bauteilen des Haspeldorns zuverlässig erkannt werden, ohne dass dafür der Haspeldorn in seine Bestandteile zerlegt werden muss.The invention is based on the object of developing a known method and computer program for operating a reeling device as well as a corresponding known reeling device itself in such a way that even wear conditions of internal components of the reeling mandrel that are not visible from the outside are reliably detected without the reeling mandrel having to be disassembled into its components.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Schritte: b) Direktes oder indirektes Ermitteln und Speichern des radialen Abstandes des Segments in der Betriebsposition gegenüber einer ortsfesten Bezugsposition zu verschiedenen Zeitpunkten während der Einsatzdauer; c) Auswerten der zu den verschiedenen Zeitpunkten gespeicherten Abstände im Hinblick darauf, ob sie im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung einen vorgegebenen oberen Schwellenwert überschreiten oder einen vorgegebenen unteren Schwellenwert unterschreiten; und d) Indirektes Erkennen eines Verschleißzustandes der Haspelvorrichtung, wenn die erfassten radialen Abstände ab einem der Zeitpunkte den oberen Schwellenwert überschreiten oder den unteren Schwellenwert unterschreiten.This object is achieved by the method claimed in patent claim 1. The method is characterized by the following steps: b) directly or indirectly determining and storing the radial distance of the segment in the operating position with respect to a fixed reference position at different times during the period of use; c) evaluating the distances stored at the different times with regard to whether they exceed a predetermined upper threshold value or fall below a predetermined lower threshold value during the period of use of the reel device; and d) indirectly detecting a state of wear of the reel device if the recorded radial distances exceed the upper threshold value or fall below the lower threshold value from one of the times.

Wenn einzelne interne Bauteile des Haspeldorns im Laufe ihrer Einsatzdauer einem Verschleiß unterliegen, so führt dies dazu, dass verschiedene vorbestimmte Betriebspositionen für die Segmente des Haspeldorns, die zu einem ersten Einsatzzeitpunkt noch angefahren werden konnten, nach zwischenzeitlichem Einsatz und Verschleiß, zu einem späteren Einsatzzeitpunkt nicht mehr genau angefahren werden können. Insbesondere entsprechen die angesteuerten Betriebspositionen zu dem späteren Einsatzzeitpunkt nicht mehr den Betriebspositionen, wie sie zu dem ersten Einsatzzeitpunkt, z.B. in neuwertigem Zustand des Haspeldorns angesteuert wurden. Der Unterschied in den angesteuerten Betriebspositionen zeigt sich in veränderten Abständen der angesteuerten Betriebspositionen gegenüber ortsfesten Bezugspositionen im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldorns.If individual internal components of the coiler mandrel are subject to wear over the course of their service life, this leads to various predetermined operating positions for the segments of the coiler mandrel, which could still be reached at an initial time of use, no longer being able to be reached precisely at a later time of use after interim use and wear. In particular, the controlled operating positions at the later time of use no longer correspond to the operating positions as they were controlled at the first time of use, e.g. when the coiler mandrel was in new condition. The difference in the controlled operating positions is reflected in changed distances between the controlled operating positions and fixed reference positions over the course of the service life of the coiler mandrel.

Die vorliegende Erfindung sieht vor, die Veränderung der angesteuerten Betriebspositionen im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldorns zu ermitteln, um daraus Rückschlüsse auf einen Verschleiß von internen Bauteilen des Haspeldorns ziehen zu können.The present invention provides for determining the change in the controlled operating positions over the service life of the coiler mandrel in order to be able to draw conclusions about wear of internal components of the coiler mandrel.

Der Begriff „Ermitteln ... des radialen Abstandes...“ ist breit auszulegen. „Ermitteln“ schließt insbesondere ein Messen und/oder Simulieren des radialen Abstandes mit ein.The term "determining ... the radial distance..." is to be interpreted broadly. "Determining" includes in particular measuring and/or simulating the radial distance.

Bei der Formulierung „Direktes oder indirektes Ermitteln und Speichern des radialen Abstandes...“ meint „direktes Ermitteln“ die tatsächliche Ermittlung des konkreten radialen Abstandes. Demgegenüber meint „indirektes Ermitteln“ die Ermittlung einer den radialen Abstand repräsentierenden physikalischen Größe.In the formulation “Direct or indirect determination and storage of the radial distance...”, “direct determination” means the actual determination of the concrete radial distance. In contrast, “indirect determination” means the determination of a physical quantity representing the radial distance.

Der Begriff „Ermitteln und Speichern des radialen Abstandes des Segments ... zu verschiedenen Zeitpunkten während der Einsatzdauer“ schließt auch ein sogenanntes „zeitkontinuierliches“ Ermitteln und Speichern der Abstände mit beliebig kleiner zeitlichen Auflösung ein. Zwei dieser Zeitpunkte begrenzen einen Beobachtungszeitraum während der Einsatzdauer.The term “determining and storing the radial distance of the segment ... at different times during the period of use” also includes a so-called “time-continuous” determination and storing of the distances with arbitrarily small time resolution. Two of these points in time limit an observation period during the duration of the mission.

Der Begriff „ortsfest“ meint hier: Das Segment ist relativ zu der ortsfesten Bezugsposition verfahrbar.The term “stationary” here means: The segment can be moved relative to the stationary reference position.

Der Begriff „Indirektes Erkennen“ bezieht sich darauf, dass die Verschleißzustände für einen Betrachter nicht direkt von außen sichtbar sind, weil Bauelemente im Innern des Haspeldorns von Verschleiß betroffen sein können. Wenn die ermittelten und abgespeicherten Abstände ihre zugehörigen vorbestimmten Schwellenwerte über- oder unterschreiten, kann aus dieser Erkenntnis auf die Verschleißzustände rückgeschlossen werden.The term "indirect detection" refers to the fact that the wear conditions are not directly visible to an observer from the outside because components inside the coiler mandrel can be affected by wear. If the determined and stored distances exceed or fall below their corresponding predetermined threshold values, conclusions can be drawn about the wear conditions from this knowledge.

Generell gilt: Ob es aufgrund des hier festzustellenden Verschleißes zu einer Vergrößerung oder einer Verkleinerung der beobachteten Abstände kommt, hängt von der Position der ortsfesten Bezugsposition in Bezug auf die Segmente ab. In der vorliegenden Beschreibung wird grundsätzlich davon ausgegangen, dass die ortsfeste Bezugsposition radial weiter innen in dem Haspeldorn liegt als die Segmente. Beispielsweise wird die Oberkante eines Gehäuses der Druckfedereinheit als die ortsfeste Bezugsposition gewählt werden. Grundsätzlich kann jedoch jede beliebige andere ortsfeste Position im Raum als Bezugsposition gewählt werden; so können auch ortsfeste Punkte im Raum als Bezugsposition gewählt werden, die im Vergleich zu den Segmenten radial weiter außen liegen. Dann ist die erfindungsgemäße Auswertung der gespeicherten Abstände im Hinblick darauf, ob sie im Laufe ihrer Einsatzdauer einen Schwellenwert überschreiten oder unterschreiten, umzukehren. Dies ist mit der Formulierung „oder umgekehrt“ gemeint.In general, whether the observed distances increase or decrease due to the wear to be determined here depends on the position of the fixed reference position in relation to the segments. In this description, it is generally assumed that the fixed reference position is located radially further inside the coiler mandrel than the segments. For example, the upper edge of a housing of the compression spring unit is selected as the fixed reference position. In principle, however, any other fixed position in space can be selected as the reference position; for example, fixed points in space that are radially further out than the segments can also be selected as the reference position. In this case, the inventive evaluation of the stored distances with regard to whether they exceed or fall below a threshold value over the course of their service life must be reversed. This is what is meant by the wording “or vice versa”.

Für die Druckfedereinheit wird bei der vorliegenden Erfindung unterstellt, dass sie keinem Verschleiß unterliegt.The present invention assumes that the compression spring unit is not subject to wear.

Die vorliegende Erfindung sieht eine zumindest temporäre intelligente Auswertung der Abstände zwischen den Segmenten in einer Betriebsposition gegenüber einer ortsfesten Bezugsposition während ihrer Einsatzdauer vor, vorzugsweise beginnend mit dem Neuzustand bzw. einem vergleichbaren fehlerfreien Zustand nach einer Wartung. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung lässt auf Basis dieser gespeicherten Abstände eine genaue Aussage zum Verschleißbild der wesentlichen Verschleißteile des Haspeldorns zu. Der Anwender des Haspeldorns kann mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen schleichenden Verschleiß auch von internen Bauteilen des Haspeldorns recht genau erkennen und damit einen gezielten Wechsel oder eine gezielte Wartung des Haspeldorn in einem ohnehin anstehenden Stillstand des Haspeldorns einplanen, ohne die Anlage untermäßig außer Betrieb nehmen zu müssen.The present invention provides for an at least temporary intelligent evaluation of the distances between the segments in an operating position compared to a fixed reference position during their service life, preferably starting with the new condition or a comparable fault-free condition after maintenance. The method according to the present invention allows an accurate statement to be made on the wear pattern of the main wearing parts of the coiler mandrel on the basis of these stored distances. By carrying out the method according to the invention, the user of the coiler mandrel can recognize gradual wear of internal components of the coiler mandrel quite precisely and can therefore plan a targeted replacement or targeted maintenance of the coiler mandrel during an imminent downtime of the coiler mandrel without having to take the system out of operation excessively.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der ersten Betriebsposition um eine vorgespreizte Anwickelposition des Segmentes ohne angewickeltes Band. Wenn im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung beim Anfahren der Anwickelposition eine zunehmende Vergrößerung des Abstandes des Segmentes in der Anwickelposition gegenüber der ortsfesten Bezugsposition festgestellt wird, dann wird erfindungsgemäß auf den Verschleißzustand in Form einer unerwünschten Längung der Laschung und/oder einer Ausschlagung von Gelenkbohrungen an den Laschen und/oder einen Verschleiß am Befestigungsbolzen, mit dem die Laschen an der Steuerstange angelenkt sind, rückgeschlossen. Das gilt insbesondere dann, wenn die gespeicherten Abstände den vorgegebenen oberen Schwellenwert überschreiten, oder umgekehrt.According to a first embodiment, the first operating position is a pre-spread winding position of the segment without wound band. If, over the course of the service life of the reeling device, when approaching the winding position, an increasing increase in the distance of the segment in the winding position compared to the fixed reference position is determined, then according to the invention, a conclusion is drawn about the state of wear in the form of an undesirable elongation of the lashing and/or a deflection of joint holes on the lashings and/or wear on the fastening bolt with which the lashings are articulated on the control rod. This applies in particular if the stored distances exceed the specified upper threshold value, or vice versa.

Gemäß einem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der zweiten Betriebsposition um eine Wickelposition des Segmentes, in der bereits mindestens eine Windung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Windungen des Bandes auf das Segment und den Haspeldorn aufgewickelt sind. Wenn für diese Betriebsposition im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung eine zunehmende Verkleinerung des Abstandes des Segmentes gegenüber der radial weiter innen liegenden ortsfesten Bezugsposition festgestellt wird, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass auf den Verschleißzustand in Form eines unerwünschten Abriebs an der Oberfläche der Rampe an der Außenseite der Steuerstange und/oder an der Unterseite des Gehäuses der Druckfedereinheit rückgeschlossen wird. Das gilt insbesondere dann, wenn die über die Einsatzdauer gespeicherten Abstände den vorgegebenen unteren Schwellenwert unterschreiten.According to a second alternative embodiment, the second operating position is a winding position of the segment in which at least one turn, preferably a plurality of turns of the strip are already wound onto the segment and the reel mandrel. If, for this operating position, an increasing reduction in the distance of the segment compared to the stationary reference position located radially further inside is determined over the period of use of the reel device, the method according to the invention provides that the state of wear is inferred in the form of undesirable abrasion on the surface of the ramp on the outside of the control rod and/or on the underside of the housing of the compression spring unit. This applies in particular if the distances stored over the period of use fall below the predetermined lower threshold value.

Die Begriffe „Anwickelposition“ für die erste Betriebsposition und „Wickelposition“ für die zweite Betriebsposition sind grundsätzlich voneinander zu unterscheiden. Die Anwickelposition bezeichnet im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Position, in der die Segmente gegenüber ihrer kollabierten Position in radialer Richtung leicht ausgefahren sind und in der ein Anwickeln des Bandes auf dem Haspeldorn bzw. auf den Segmenten des Haspeldorns beginnt. Anwickeln bedeutet, dass zunächst nur einige wenige Windungen, nicht jedoch schon das Band in seiner vollen Länge auf den Haspeldorn aufgewickelt wird/ist. Bei dem Anwickeln von typischerweise 1-7 Wicklungen des Bandes auf dem Haspeldorn, übt das angewickelte Band aufgrund von zunehmendem Bandzug eine radiale Kompressionskraft auf die Druckfedereinheit des Haspeldorns aus, entgegen der radial nach außen wirkenden Federdruckkraft der Druckfedereinheit. Im Ergebnis führt dies dazu, dass das mindestens eine Segment in eine gegenüber der Anwickelposition radial weiter innen liegende Kompressionsposition verlagert wird.The terms "winding position" for the first operating position and "winding position" for the second operating position are fundamentally to be distinguished from one another. In the sense of the present invention, the winding position refers to a position in which the segments are slightly extended in the radial direction compared to their collapsed position and in which the winding of the strip on the coiler mandrel or on the segments of the coiler mandrel begins. Winding means that initially only a few turns, but not the full length of the strip, are wound onto the coiler mandrel. When winding typically 1-7 turns of the strip on the coiler mandrel, the wound strip exerts a certain amount of pressure due to As the strip tension increases, a radial compression force is exerted on the compression spring unit of the coiler mandrel, counter to the radially outward-acting spring pressure force of the compression spring unit. As a result, at least one segment is displaced into a compression position that is radially further inward than the winding position.

Um für eine nachfolgende Fortsetzung des Aufwickelvorganges des Bandes genügend Haftreibung zwischen den Segmenten und der innersten Lage des aufgewickelten Bandes zu haben, wird das Segment dann vor der Fortsetzung des Aufwickelvorganges aus der Kompressionsposition radial weiter nach außen in eine Wickelposition verfahren, in der mit dem Bewickeln des Haspeldorns mit dem Band fortgefahren wird. Die Wickelposition kann in radialer Richtung mit der Anwickelposition übereinstimmen; die Wickelposition kann jedoch gegenüber der Anwickelposition auch radial weiter innen oder weiter außen liegen. Dies richtet sich danach, mit welcher vorgegebenen Kraft die Segmente gegen die Windung des aufzuwickelnden Bandes gedrückt werden soll.In order to ensure that there is sufficient static friction between the segments and the innermost layer of the wound strip for the subsequent continuation of the winding process of the strip, the segment is then moved radially further outwards from the compression position into a winding position before the winding process is continued, in which the winding of the reel mandrel with the strip continues. The winding position can coincide in radial direction with the starting winding position; however, the winding position can also be radially further inwards or further outwards compared to the starting winding position. This depends on the predetermined force with which the segments are to be pressed against the winding of the strip to be wound.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Betriebsposition um die Austrageposition des Segmentes an dem Haspeldorn. Das bedeutet: Das Segment ist entgegen der Federkraft der Druckfedereinheit auf einen Außendurchmesser eingefahren, der kleiner ist als der Durchmesser des Auges eines zuvor auf dem Haspeldorn aufgewickelten Coils. In dieser Austrageposition ist deshalb ein Austragen eines zuvor fertig aufgewickelten Coils von dem Haspeldorn möglich. Der Außendurchmesser der Segmente in der Austrageposition ist aber typischerweise größer als in kollabiertem Zustand, in dem Segmente so weit wie möglich zusammengefahren sind und der Außendurchmesser minimal ist.According to a third embodiment, the operating position is the discharge position of the segment on the coiler mandrel. This means that the segment is retracted against the spring force of the compression spring unit to an outer diameter that is smaller than the diameter of the eye of a coil previously wound on the coiler mandrel. In this discharge position, it is therefore possible to discharge a previously wound coil from the coiler mandrel. However, the outer diameter of the segments in the discharge position is typically larger than in the collapsed state, in which the segments are moved as far together as possible and the outer diameter is minimal.

Zu Beginn eines Beobachtungszeitraums ist der Abstand des Segmentes in der Austrageposition gegenüber einer radial weiter innenliegenden Bezugsposition noch minimal. Aufgrund einer unerwünschten Längung der Laschen und/oder einer unerwünschten Ausschlagung der Gelenkbohrungen an der Lasche und/oder eines Verschleißes des Befestigungsbolzens, mit dem die Lasche an der Steuerstange angelenkt ist, wird dieser Abstand mit zunehmender Einsatzdauer des Haspeldorns immer größer. Wenn die gespeicherten Abstände im Laufe der Zeit einen vorgegebenen oberen Schwellenwert überschreiten, dann ist dies im Sinne der Erfindung ein Indiz dafür, dass zumindest die Laschen die besagten Verschleißerscheinungen aufweisen können und deshalb gewechselt werden sollten.At the beginning of an observation period, the distance of the segment in the discharge position compared to a reference position located further radially inward is still minimal. Due to an undesirable elongation of the tabs and/or an undesirable deflection of the joint holes on the tab and/or wear of the fastening bolt with which the tab is hinged to the control rod, this distance becomes larger and larger as the service life of the coiler mandrel increases. If the stored distances exceed a predetermined upper threshold value over time, then this is an indication within the meaning of the invention that at least the tabs may exhibit the aforementioned signs of wear and should therefore be replaced.

Gemäß einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es sinnvoll, dass mindestens eine, vorzugsweise jedoch alle der Betriebspositionen im elastischen linearen Federbereich der Druckfedereinheit liegen. Dies ist Voraussetzung dafür, dass die Betriebspositionen während der Einsatzdauer des Haspeldorns immer wieder reversibel angesteuert werden können und dass die im Laufe der Einsatzdauer gemessenen Abstände zwischen einer angefahrenen Betriebsposition und der ortsfesten Bezugsposition objektiv miteinander verglichen werden. Würden die Betriebspositionen im nicht-linearen Federbereich der Druckfedereinheit liegen, so lägen sie im Bereich einer plastischen Verformung der Druckfedereinheit; eine objektive Auswertung der Abstände wäre dann nicht mehr möglich.According to a further aspect of the method according to the invention, it is sensible that at least one, but preferably all of the operating positions are in the elastic linear spring range of the compression spring unit. This is a prerequisite for the operating positions to be able to be controlled reversibly again and again during the service life of the coiler mandrel and for the distances measured over the course of the service life between an operating position approached and the fixed reference position to be objectively compared with one another. If the operating positions were in the non-linear spring range of the compression spring unit, they would be in the range of a plastic deformation of the compression spring unit; an objective evaluation of the distances would then no longer be possible.

Vorteilhafterweise dient das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zum Erkennen von eventuellen Verschleißzuständen von internen Bauteilen des Haspeldorns, sondern auch zum Veranlassen einer entsprechenden Wartung, möglichst frühzeitig, bevor es zu einem Ausfall einzelner Bauteile oder zu unerwünschten Einbußen an der Qualität des aufzuwickelnden Bandes kommt.Advantageously, the method according to the invention serves not only to detect possible wear conditions of internal components of the coiler mandrel, but also to initiate appropriate maintenance as early as possible, before a failure of individual components or undesirable losses in the quality of the strip to be wound up occur.

Moderne Haspelvorrichtungen sind für den Einsatz im rauen Betriebsalltag in einem Walzwerk konzipiert; dementsprechend treten Verschleißzustände typischerweise nicht bereits kurz nach einer Inbetriebnahme, sondern erst nach einer längeren, typischerweise mehrwöchigen oder mehrmonatigen Einsatzdauer des Haspeldorns auf. Es ist deshalb sinnvoll, die erfindungsgemäß erfassten und gespeicherten Abstände zwischen einer Betriebsposition und einer ortsfesten Bezugsposition nur in größeren zeitlichen Abständen, vorzugsweise im Abstand mehrerer Monate, miteinander zu vergleichen. Dem steht nicht entgegen, dass die Abstände zwischen den Betriebspositionen und den Bezugspositionen auch in kürzeren zeitlichen Abständen, vorzugsweise auch kontinuierlich während der Einsatzdauer des Haspeldorns erfasst werden können.Modern coiling devices are designed for use in the rough everyday operating conditions of a rolling mill; accordingly, wear conditions typically do not occur shortly after commissioning, but only after a longer period of use of the coiling mandrel, typically several weeks or months. It is therefore sensible to compare the distances between an operating position and a fixed reference position recorded and stored according to the invention only at longer intervals of time, preferably at intervals of several months. This does not contradict the fact that the distances between the operating positions and the reference positions can also be recorded at shorter intervals of time, preferably continuously during the period of use of the coiling mandrel.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 9 sowie einer Haspelvorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst. Die Vorteile dieser Lösungen entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.The above-mentioned object of the invention is further achieved by a computer program product according to claim 9 and a reel device according to claim 10. The advantages of these solutions correspond to the advantages mentioned above with reference to the claimed method.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Der Beschreibung sind insgesamt 11 Figuren beigefügt, wobei

1 eine Haspelvorrichtung;
2 eine Druckfedereinheit mit ihrer Kennlinie;
3 ein Längsschnitt durch einen Haspeldorn mit den Segmenten in einer ersten Betriebsposition ohne Verschleiß;
4 die Längsschnittdarstellung gemäß 3 mit den ausgefahrenen Segmenten in der ersten Betriebsposition bei vorhandenem Verschleiß;
5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Veränderung der Abstände A1 während der Einsatzdauer;
6 ein Längsschnitt durch den Haspeldorn mit den Segmenten in einer zweiten Betriebsposition ohne Verschleiß;
7 die Längsschnittdarstellung gemäß 6 mit den Segmenten in der zweiten Betriebsposition bei vorhandenem Verschleiß;
8 ein Diagramm zur Veranschaulichung der zeitlichen Veränderung der Abstände A2 während der Einsatzdauer des Haspeldorns;
9 eine Längsschnittdarstellung des Haspeldorn mit den Segmenten in einer dritten Betriebsposition ohne Verschleiß;
10 die Längsschnittdarstellung gemäß 9 bei vorhandenem Verschleiß; und
11 die Veränderung des Abstandes A3 während der Einsatzdauer des Haspeldorn,

zeigt.The description includes a total of 11 figures, of which

1 a reeling device;
2 a compression spring unit with its characteristic curve;
3 a longitudinal section through a coiler mandrel with the segments in a first operating position without wear;
4 the longitudinal section according to 3 with the extended segments in the first operating position in case of wear;
5 a diagram illustrating the change in the distances A1 during the operation period;
6 a longitudinal section through the coiler mandrel with the segments in a second operating position without wear;
7 the longitudinal section according to 6 with the segments in the second operating position in case of wear;
8th a diagram illustrating the temporal change of the distances A2 during the service life of the coiler mandrel;
9 a longitudinal section of the coiler mandrel with the segments in a third operating position without wear;
10 the longitudinal section according to 9 if there is wear and tear; and
11 the change in distance A3 during the service life of the coiler mandrel,

shows.

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.The invention is described in detail below with reference to the figures mentioned in the form of exemplary embodiments. In all figures, the same technical elements are designated by the same reference numerals.

1 zeigt eine Haspelvorrichtung 100. Sie weist einen Haspeldorn 120 auf zum Aufwickeln eines Bandes, insbesondere eines Metallbandes. Der Haspeldorn 120 wird drehangetrieben von einer Drehantriebseinrichtung 130. Die Drehantriebseinrichtung 130 wird angesteuert von einer Steuereinrichtung 140. Der Haspeldorn selbst weist eine Steuerstange 122 auf, die mit Hilfe eines Druck-/Schubantriebs 110 innerhalb des Haspeldorns 120 axial verschiebbar ist. Der Druck-/Schubantrieb 110 wird ebenfalls von der Steuereinrichtung 140 angesteuert. Der Haspeldorn 120 weist einen an seiner Peripherie mindestens ein, typischerweise jedoch eine Mehrzahl von radial spreizbaren Segmenten 124 auf, die über den Umfang des Haspeldorns 120 verteilt angeordnet sind. Die Segmente 124 sind typischerweise über mindestens zwei Laschen 125, 126 gelenkig an die Steuerstange 122 angelenkt. Auf diese Weise können die Segmente 124 in verschiedene Betriebspositionen radial ausgefahren und auch wieder eingefahren werden, je nach axialer Verschiebeposition der Steuerstange 122. Die Segmente 124 werden jeweils mit Hilfe von mindestens einer Druckfedereinheit zwischen dem Segment und der Steuerstange unter einer radialen Vorspannung FD gehalten. Die Druckfedereinheiten 150 sind in der Haspelvorrichtung 100 mit Hilfe von Führungen 128, siehe 3, in radialer Richtung geführt. Bei einem Ausfahren bzw. Einfahren des Segmentes in radialer Richtung werden die Druckfedereinheiten 150 ebenfalls in radialer Richtung bewegt. Dies erfolgt, indem sie mit den schrägen Unterseiten ihrer Gehäuse auf einer Rampe 123 der Steuerstange 122 entlang gleiten, wenn die Steuerstange in axialer Richtung verschoben wird. 1 shows a reeling device 100. It has a reel mandrel 120 for winding up a strip, in particular a metal strip. The reel mandrel 120 is rotationally driven by a rotary drive device 130. The rotary drive device 130 is controlled by a control device 140. The reel mandrel itself has a control rod 122 which can be axially displaced within the reel mandrel 120 with the aid of a pressure/thrust drive 110. The pressure/thrust drive 110 is also controlled by the control device 140. The reel mandrel 120 has at least one, but typically a plurality of, radially expandable segments 124 on its periphery, which are distributed over the circumference of the reel mandrel 120. The segments 124 are typically articulated to the control rod 122 via at least two tabs 125, 126. In this way, the segments 124 can be radially extended into different operating positions and also retracted again, depending on the axial displacement position of the control rod 122. The segments 124 are each held under a radial preload FD by means of at least one compression spring unit between the segment and the control rod. The compression spring units 150 are in the reel device 100 by means of guides 128, see 3 , in the radial direction. When the segment is extended or retracted in the radial direction, the compression spring units 150 are also moved in the radial direction. This is done by sliding with the sloping undersides of their housings along a ramp 123 of the control rod 122 when the control rod is moved in the axial direction.

2 zeigt die Druckfedereinheit 150, die das Segment 124 unter der radialen Vorspannung FD hält. Für die vorliegende Erfindung wird davon ausgegangen, dass die Druckfedereinheit 150 verschleißfrei in ihrem elastischen Arbeitsbereich betrieben wird. Die von der Druckfedereinheit 150 ausgeübte Druckkraft FD ist linear abhängig von ihrem Federweg. 2 shows the compression spring unit 150, which holds the segment 124 under the radial preload FD. For the present invention, it is assumed that the compression spring unit 150 is operated wear-free in its elastic working range. The pressure force FD exerted by the compression spring unit 150 is linearly dependent on its spring travel.

Die linear ansteigende Kennlinie in 2 zeigt die radiale Bewegung der Oberfläche des Gehäuses 153 in Abhängigkeit vom Spreizhub der Steuerstange 122 mit deren Rampe 123. Die gleichzeitig stattfindende radiale Bewegung der unbelasteten (d.h. kein Band ist aufgewickelt) Segmente 124 zeigt die darüber liegende gekrümmte Kurve. Der nichtlineare Verlauf hängt damit zusammen, dass die Laschen 125, 126 beim radialen Spreizen eine Rotationsbewegung um deren Lagerpunkt vollziehen. Die Feder in der Druckfedereinheit 150 gleicht die Diskrepanz zwischen Linearbewegung und Rotationbewegung mit dem Federweg aus. Dadurch ist das Segment 124 in unbelastetem Zustand immer radial nach außen gespanntThe linearly increasing characteristic curve in 2 shows the radial movement of the surface of the housing 153 depending on the spreading stroke of the control rod 122 with its ramp 123. The simultaneous radial movement of the unloaded (ie no tape is wound up) segments 124 shows the curved curve above. The non-linear course is related to the fact that the tabs 125, 126 perform a rotational movement around their bearing point during radial spreading. The spring in the compression spring unit 150 compensates for the discrepancy between linear movement and rotational movement with the spring travel. As a result, the segment 124 is always tensioned radially outwards in the unloaded state.

3 zeigt einen Längsschnitt durch den Haspeldorn 120 im Detail. Zu erkennen ist die Druckfedereinheit 150, die mit der von ihr ausgeübten Druckkraft FD von unten gegen das Segment 124 drückt und das Segment auf diese Weise unter einer radialen Vorspannung hält. Die Druckfedereinheit 150 ist in radialer Richtung R geführt und gleitet mit der schrägen Unterseite ihres Gehäuses 153 auf einer Rampe 123 der Steuerstange 122. Wenn die Steuerstange 122 in axialer Richtung L verschoben wird, kommt es zu der besagten Gleitbewegung und die Druckfedereinheit 150 wird auf diese Weise in radialer Richtung bewegt. Weil die Druckfedereinheit 150 das Segment 124 unter der besagten Vorspannung hält, wird bei einer axialen Verschiebung der Steuerstange 122 nicht nur die Druckfedereinheit 150, sondern auch das Segment 124 radial verschoben bzw. positioniert. Konkret kann das Segment 124 auf diese Weise in verschiedene radiale Betriebspositionen verschoben bzw. positioniert werden. Damit die besagte Vorspannung an dem Segment 124 aufgebaut werden kann, wird dieses entgegen der Druckkraft FD der Druckfedereinheit 150 mit Hilfe von zwei Laschen 125, 126 in seiner radialen Bewegungsfreiheit begrenzt. Die Laschen 125, 126 sind jeweils mit ihrem einen unteren Ende über Befestigungsbolzen 121 an dem Haspeldorn 120, insbesondere der Steuerstange 122, gelenkig gelagert und sie weisen an ihrem gegenüberliegenden oberen Ende jeweils ein Langloch auf, in dem das Segment 124 gelenkig gelagert ist. 3 shows a longitudinal section through the coiler mandrel 120 in detail. The compression spring unit 150 can be seen, which presses against the segment 124 from below with the pressure force FD exerted by it and in this way holds the segment under a radial preload. The compression spring unit 150 is guided in the radial direction R and slides with the sloping underside of its housing 153 on a ramp 123 of the control rod 122. When the control rod 122 is moved in the axial direction L, the aforementioned sliding movement occurs and the compression spring unit 150 is thus moved in the radial direction. Because the compression spring unit 150 holds the segment 124 under the aforementioned preload, when the control rod 122 is moved axially, not only the compression spring unit 150 but also the segment 124 is radially displaced or positioned. Specifically, the segment 124 can be displaced or positioned in various radial operating positions in this way. In order to build up the preload on the segment 124, the latter is limited in its radial freedom of movement against the pressure force FD of the compression spring unit 150 by means of two tabs 125, 126. The tabs 125, 126 are each with its one lower end articulated to the reel mandrel 120, in particular the control rod 122, via fastening bolts 121 and they each have an elongated hole at their opposite upper end in which the segment 124 is articulated.

Wie in 6 weiter zu erkennen ist, bildet die Oberfläche bzw. Oberseite des Gehäuses 153 der Druckfedereinheit 150 einen oberen bzw. inneren Anschlag für die Kompression der Druckfedereinheit. D.h. bei maximaler Kompression liegt das Segment 124 auf der Oberfläche des Gehäuses 153 der Druckfedereinheit 150 auf.As in 6 As can be seen further, the surface or top of the housing 153 of the compression spring unit 150 forms an upper or inner stop for the compression of the compression spring unit. This means that at maximum compression the segment 124 rests on the surface of the housing 153 of the compression spring unit 150.

Ein Abstandssensor 160 ist vorgesehen zum Erfassen des Abstandes des Segmentes 124 in einer ersten Betriebsposition P1, in einer zweiten Betriebsposition P2 oder einer dritten Betriebsposition P3 jeweils gegenüber einer ortsfesten Betriebsposition P0. Diese ortsfeste Betriebsposition P0 ist in 3 beispielsweise in Form der Oberkante der radialen Führung 128 gewählt. Grundsätzlich eignet sich als Bezugsposition jedoch auch jede andere Position im Raum, die ortsfest gegenüber der Relativbewegung des Segmentes 124 ist.A distance sensor 160 is provided for detecting the distance of the segment 124 in a first operating position P1, in a second operating position P2 or a third operating position P3, in each case with respect to a fixed operating position P0. This fixed operating position P0 is in 3 for example in the form of the upper edge of the radial guide 128. In principle, however, any other position in space that is stationary with respect to the relative movement of the segment 124 is also suitable as a reference position.

In der unteren Hälfte von 3 ist eine Messkette für das von dem Abstandssensor 160 erfasste Messignal dargestellt, das den direkten oder indirekten radialen Abstand des Segmentes 124 in jeweils einer der Betriebspositionen repräsentiert. Die von dem Abstandssensor ermittelten Abstandswerte werden in einer Speichereinrichtung 170 gespeichert und in einer Auswerteeinrichtung 180 im Hinblick auf einen eventuell vorhandenen Verschleißzustand von einzelnen Komponenten des Haspeldorns ausgewertet. Im Falle eines erkannten Verschleißes erfolgt gegebenenfalls ein entsprechender Hinweis an eine Bedienperson der Haspelvorrichtung 100 bzw. an eine Meldezentrale, vorzugsweise verbunden mit einer Empfehlung zum Austausch der verschlissenen Komponenten des Haspeldorns 120. Die Ausgabe der Meldung ist in der Messkette durch das Bezugszeichen 190 symbolisiert.In the lower half of 3 a measuring chain is shown for the measurement signal recorded by the distance sensor 160, which represents the direct or indirect radial distance of the segment 124 in each of the operating positions. The distance values determined by the distance sensor are stored in a storage device 170 and evaluated in an evaluation device 180 with regard to any wear and tear of individual components of the coiler mandrel. If wear is detected, a corresponding message is sent to an operator of the coiler device 100 or to a reporting center, preferably together with a recommendation to replace the worn components of the coiler mandrel 120. The output of the message is symbolized in the measuring chain by the reference number 190.

Der soeben unter Bezugnahme auf 3 beschriebene konstruktive Aufbau der Haspelvorrichtung 100 und insbesondere des Haspeldorns 120 gilt für die 4, 6 und 7 sowie für die 9 und 10 gleichermaßen.The abovementioned with reference to 3 The structural design of the reeling device 100 and in particular of the reeling mandrel 120 described above applies to the 4 , 6 and 7 as well as for the 9 and 10 equally.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des beschriebenen Haspeldorns wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren für verschiedene Betriebspositionen näher erläutert. Dabei zeigen die 3, 6 und 9 jeweils den Haspeldorn in verschleißfreiem Zustand, während die 4, 7 und 10 den Haspeldorn mit Verschleiß zeigen.The method according to the invention for operating the described coiler mandrel is explained in more detail below with reference to the figures mentioned for different operating positions. The 3 , 6 and 9 the coiler mandrel in a wear-free condition, while the 4 , 7 and 10 show the reel mandrel with wear.

Zum Erkennen eines Verschleißzustandes der Laschen 125, 126 sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass das Segment 124 im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung mehrfach in eine erste Betriebsposition P1, auch Anfahrposition genannt, verfahren wird. Das radiale Verfahren erfolgt jeweils unter der Vorspannung, aufgebracht durch die Druckfedereinheit 150. In der Anfahrposition ist das Segment 124 gegenüber dem kollabierten Zustand des Haspeldorns in radialer Richtung ein Stück weit aufgefahren, konkret auf einen Abstand A1 gegenüber der ortsfesten Bezugsposition P0. Der radiale Abstand A1 wird im Laufe der Einsatzdauer zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelt und gespeichert. Die Gelenkbohrungen 127 in den Laschen 125, 126 unterliegen im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldorns aufgrund der wirkenden großen radialen Kräfte einem Verschleiß; d.h. diese Gelenkbohrungen 127 können „ausleiern“. Alternativ oder zusätzlich können auch die Laschen 125, 126 selbst einem Verschleiß unterliegen, in dem sie mit zunehmender Ausdauer eine plastische Längung erfahren. Auch können die Befestigungsbolzen 121 lokal verschleißen mit der Konsequenz, dass sich dann z. B. deren Durchmesser lokal verringert. Diese drei genannten Verschleißphänomene führen dazu, dass die gemessenen radialen Abstände A1 für die erste Betriebsposition P1 im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldorns 120 zunehmend größer werden. Die gespeicherten Abstände A1 werden deshalb gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren daraufhin ausgewertet, ob sie ab einem gewissen Zeitpunkt im Laufe der Einsatzdauer einen vorgegebenen oberen Schwellenwert S1 überschreiten. Wenn das Erreichen oder Überschreiten dieses ersten oberen Schwellenwertes S1 erkannt wird, sieht das erfindungsgemäße Verfahren ein indirektes Erkennen bzw. einen Rückschluss auf die besagten Verschleißzustände der Laschen 125, 126 oder der Befestigungsbolzen 121 vor.In order to detect a state of wear of the tabs 125, 126, the method according to the invention provides that the segment 124 is moved several times over the course of the service life of the reeling device into a first operating position P1, also called the starting position. The radial movement takes place under the preload applied by the compression spring unit 150. In the starting position, the segment 124 is moved a little further in the radial direction compared to the collapsed state of the reeling mandrel, specifically to a distance A1 from the fixed reference position P0. The radial distance A1 is determined and stored at different times over the course of the service life. The joint holes 127 in the tabs 125, 126 are subject to wear over the course of the service life of the reeling mandrel due to the large radial forces acting on them; i.e. these joint holes 127 can "wear out". Alternatively or additionally, the tabs 125, 126 themselves can also be subject to wear in that they experience plastic elongation with increasing endurance. The fastening bolts 121 can also wear locally, with the consequence that, for example, their diameter then decreases locally. These three wear phenomena mentioned lead to the measured radial distances A1 for the first operating position P1 becoming increasingly larger over the course of the service life of the coiler mandrel 120. The stored distances A1 are therefore evaluated according to the method according to the invention to determine whether they exceed a predetermined upper threshold value S1 from a certain point in time over the course of the service life. If the reaching or exceeding of this first upper threshold value S1 is detected, the method according to the invention provides for an indirect detection or a conclusion about the said wear states of the tabs 125, 126 or the fastening bolts 121.

Wie oben erwähnt, zeigt die 3 einen verschleißfreien bzw. verschleißarmen Zustand des Haspeldorns, bei dem der ermittelte Abstand A1 noch kleiner ist als der erste obere Schwellenwert S1. Demgegenüber zeigt 4 denselben Haspeldorn 120 in einem Zustand, bei dem die Laschen 125, 126, deren Gelenkbohrungen 127 und/oder die Befestigungsbolzen 121 verschleißbehaftet sind. Der Verschleißzustand zeigt sich in 4 darin, dass der ermittelte Abstand A1 im Vergleich zur 3 größer ist und hier konkret bereits den oberen Schwellenwert S1 erreicht hat.As mentioned above, the 3 a wear-free or low-wear condition of the coiler mandrel, in which the determined distance A1 is still smaller than the first upper threshold value S1. In contrast, 4 the same coiler mandrel 120 in a state in which the tabs 125, 126, their joint holes 127 and/or the fastening bolts 121 are subject to wear. The state of wear is shown in 4 in that the determined distance A1 compared to the 3 is larger and has already reached the upper threshold value S1.

5 veranschaulicht die zeitliche Entwicklung der Abstände A1 im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldorns 120. Zu erkennen ist, dass die gemessenen Abstände A1 zu einem frühen Zeitpunkt, zu dem die Laschen 125, 126 noch keinem oder nur einem geringen Verschleiß unterliegen, kleiner sind als zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem die Laschen einem Verschleiß unterliegen. In 5 sind schematisch die ermittelten Abstände jeweils zu verschiedenen Zeitpunkten gezeigt, wobei jeder schwarze Punkt dem ermittelten Abstand zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Im Laufe der Zeit bzw. im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldorns ist eine Verschiebung eines solchen Clusters an Messwerten hin zu größeren Abständen erkennbar. In der Praxis bietet es sich an, anstelle der Vielzahl von einzelnen Messwerten eventuell Mittelwerte der Abstände A1 in bestimmten Zeitfenstern zu ermitteln und diese auszuwerten. 5 illustrates the temporal development of the distances A1 over the service life of the coiler mandrel 120. It can be seen that the measured distances A1 are smaller at an early point in time when the tabs 125, 126 are not yet subject to any or only slight wear than at a later point in time when the tabs are subject to wear. In 5 the determined distances are shown schematically at different points in time, with each black dot corresponding to the determined distance at a specific point in time. Over time or over the service life of the coiler mandrel, a shift of such a cluster of measured values towards larger distances can be seen. In practice, it is advisable to determine average values of the distances A1 in certain time windows and to evaluate them instead of the large number of individual measured values.

Die 3, 4 und 5 veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren, wie gesagt, für die erste Betriebsposition, d.h., die sogenannte Anfahrposition, wie oben im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert.The 3 , 4 and 5 illustrate the method according to the invention, as stated, for the first operating position, ie, the so-called start-up position, as explained above in the general part of the description.

Im Unterschied dazu betreffen die 6, 7 und 8 das erfindungsgemäße Verfahren in der sogenannten Wickelposition, wie ebenfalls oben im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert. In den 6 und 7 ist zu erkennen, dass in der zweiten Betriebsposition, d. h. der Wickelposition, die Druckfedereinheit 150 maximal komprimiert ist, d. h., das Segment 124 liegt auf der Oberkante des Gehäuses 153 der Druckfedereinheit 150 auf. Die radiale Kompressionskraft, die der Druckkraft FD der Druckfedereinheit 150 entgegenwirkt, wird durch den Bandzug der Vielzahl von Wicklungen des Bandes 20 erzeugt, die in der Wickelposition auf die Segmente 124 des Haspeldorns 120 aufgewickelt sind. In contrast, the 6 , 7 and 8th the method according to the invention in the so-called winding position, as also explained above in the general part of the description. In the 6 and 7 It can be seen that in the second operating position, ie the winding position, the compression spring unit 150 is maximally compressed, ie the segment 124 rests on the upper edge of the housing 153 of the compression spring unit 150. The radial compression force, which counteracts the compression force FD of the compression spring unit 150, is generated by the strip tension of the plurality of windings of the strip 20, which are wound onto the segments 124 of the coiler mandrel 120 in the winding position.

Zugleich ist die Druckfedereinheit 150 in der Wickelposition in radialer Richtung auf den Abstand A2 gegenüber der ortsfesten Bezugsposition P0 ausgefahren, um eine hinreichend feste Wicklung des Bandes 20 auf den Segmenten 124 zu gewährleisten. In verschleißfreiem Zustand, wie er in 6 dargestellt ist, ist der Abstand A2 größer als ein unterer Schwellenwert S2. Das radiale Ausfahren der Segmente 124 auf den Abstand A2 erfolgt durch axiales Verfahren der Steuerstange 122 nach links; die in radialer Richtung R durch die Führungen 128 geführte Druckfedereinheit 150 gleitet dann auf der Rampe 123 der Steuerstange 122 in radialer Richtung R nach oben.At the same time, the compression spring unit 150 is extended in the winding position in the radial direction to the distance A2 from the fixed reference position P0 in order to ensure a sufficiently firm winding of the band 20 on the segments 124. In a wear-free state, as in 6 As shown, the distance A2 is greater than a lower threshold value S2. The radial extension of the segments 124 to the distance A2 takes place by axially moving the control rod 122 to the left; the compression spring unit 150 guided in the radial direction R through the guides 128 then slides upwards in the radial direction R on the ramp 123 of the control rod 122.

Im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldorns 120 unterliegt die Gleitfläche 129 zwischen der schrägen Unterseite des Gehäuses 153 der Druckfedereinheit 150 und der Oberseite der Rampe 123 einem Verschleiß, wie in 7 dargestellt. Aufgrund des Verschleißes, d.h. in Folge von Abnutzung, ist die Gleitfläche 129 in 7 gegenüber dem verschleißfreien Zustand gemäß 6 abgesenkt. Deshalb erreicht die Druckfedereinheit 150 bei axialem Verfahren der Steuerstange 122 um den gleichen Betrag nicht mehr den gleichen radialen Abstand A2 wie ohne Verschleiß gemäß 6. Vielmehr sinkt der radiale Ausfahrzustand, repräsentiert durch den Abstand A2 des Segmentes 124 gegenüber der ortsfesten Bezugsposition P0 im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldorns kontinuierlich, siehe 8. Sobald der Verschleiß eine gewisse Größe erreicht hat, sinkt der radiale Abstand A2 auf den unteren Abstands-Schwellenwert S2 oder darunter. Wenn die Auswertung der radialen Abstände gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Situation erkennt, wird auf das Vorliegen von einem starken Verschleiß der besagten Gleitflächen rückgeschlossen und es wird eine entsprechende Empfehlung zum Austausch der Steuerstange 122 und/oder des Gehäuses 153 ausgegeben.During the service life of the coiler mandrel 120, the sliding surface 129 between the inclined underside of the housing 153 of the compression spring unit 150 and the upper side of the ramp 123 is subject to wear, as shown in 7 Due to wear, ie as a result of abrasion, the sliding surface 129 is in 7 compared to the wear-free condition according to 6 Therefore, when the control rod 122 is moved axially by the same amount, the compression spring unit 150 no longer reaches the same radial distance A2 as without wear according to 6 Rather, the radial extension state, represented by the distance A2 of the segment 124 from the fixed reference position P0, decreases continuously over the service life of the coiler mandrel, see 8th . As soon as the wear has reached a certain level, the radial distance A2 drops to the lower distance threshold value S2 or below. If the evaluation of the radial distances according to the method according to the invention detects this situation, it is concluded that there is severe wear on the sliding surfaces in question and a corresponding recommendation is issued to replace the control rod 122 and/or the housing 153.

Die 9 bis 11 betreffen schließlich eine dritte Betriebsposition für den Haspeldorn, die sogenannte Austrageposition. 9 zeigt einen verschleißfreien Zustand; die 10 und 11 betreffen den Zustand mit Verschleiß. Nach dem Fertigwickeln des Bandes 20 zu einem Coil in der Wickelposition müssen die Segmente an dem Haspeldorn ein Stück weit radial eingefahren werden, um das Coil von dem Haspeldorn abziehen zu können. Diese Position der Segmente ist die besagte Austrageposition, in den 9 bis 11 repräsentiert durch den radialen Abstand A3 gegenüber der ortsfesten Bezugsposition P0. Auch der zu verschiedenen Zeitpunkten während der Einsatzdauer des Haspeldorns 120 erfasste Abstand A3 eignet sich zum indirekten Erkennen von einem Verschleißzustand der Laschen 125, 126, von deren Gelenkbohrungen 127 und/oder von den Befestigungsbolzen 121. Für den Übergang von der Wickelposition in die Austrageposition wird die Steuerstange 122 nach rechts verschoben, wodurch die Druckfedereinheit 150 auf der Rampe 123 gleitend auf den Abstand A3 abgesenkt wird. Im verschleißfreien Zustand der Laschen gemäß 9 liegt der radiale Abstand A3 bzw. die dritte Betriebsposition unterhalb eines vorbestimmten zweiten oberen Schwellenwertes S3. Wie aus den 10 und 11 erkennbar ist, vergrößert sich dieser radiale Abstand A3 im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldorns 120 mit zunehmendem Verschleiß zunehmend. Ab einer gewissen Einsatzdauer erreicht der radiale Abstand A3 den oberen Schwellenwert S3. In diesem Fall erkennt das erfindungsgemäße Verfahren indirekt das Vorliegen des besagten Verschleißzustandes bei den Laschen 125, 126, bei deren Gelenkbohrungen 127 und/oder bei den Befestigungsbolzen 121 für die Laschen. Auch in diesem Fall wird der besagte Verschleißzustand gemeldet und ein Austausch der Laschen empfohlen.The 9 to 11 Finally, they concern a third operating position for the coiler mandrel, the so-called discharge position. 9 shows a wear-free condition; the 10 and 11 concern the state with wear. After the strip 20 has been wound into a coil in the winding position, the segments on the coiling mandrel must be moved radially in a certain distance in order to be able to pull the coil off the coiling mandrel. This position of the segments is the aforementioned discharge position, in which 9 to 11 represented by the radial distance A3 compared to the fixed reference position P0. The distance A3 recorded at different times during the service life of the coiler mandrel 120 is also suitable for indirectly detecting a state of wear of the tabs 125, 126, of their joint holes 127 and/or of the fastening bolts 121. For the transition from the winding position to the discharge position, the control rod 122 is moved to the right, whereby the compression spring unit 150 is lowered slidingly on the ramp 123 to the distance A3. In the wear-free state of the tabs according to 9 the radial distance A3 or the third operating position is below a predetermined second upper threshold value S3. As can be seen from the 10 and 11 can be seen, this radial distance A3 increases over the course of the service life of the coiler mandrel 120 with increasing wear. After a certain service life, the radial distance A3 reaches the upper threshold value S3. In this case, the method according to the invention indirectly detects the presence of the said wear condition in the tabs 125, 126, in their joint holes 127 and/or in the fastening bolts 121 for the tabs. In this case, too, the said wear condition is reported and replacement of the tabs is recommended.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

2020: Band, insbesondere MetallbandTape, especially metal tape
100100: HaspelvorrichtungReeling device
110110: Druck-/Schubantrieb für SteuerstangePush/thrust drive for control rod
120120: HaspeldornCoiler mandrel
121121: Befestigungsbolzen für LascheFastening bolt for tab
122122: SteuerstangeControl rod
123123: Ramperamp
124124: Segmentsegment
125, 126125, 126: LascheTab
127127: Gelenkbohrung in der LascheJoint hole in the tab
128128: radiale Führung für Druckfedereinheitradial guide for compression spring unit
129129: Gleitfläche zwischen Druckfedereinheit und RampeSliding surface between compression spring unit and ramp
130130: DrehantriebseinrichtungRotary drive device
140140: SteuereinrichtungControl device
150150: DruckfedereinheitCompression spring unit
153153: GehäuseHousing
160160: AbstandssensorDistance sensor
170170: SpeichereinrichtungStorage facility
180180: AuswerteeinrichtungEvaluation device
190190: Ausgabe Meldung Output message
A1A1: radialer Abstandradial distance
A2A2: radialer Abstandradial distance
A3A3: radialer Abstandradial distance
FDFD: radiale Druckkraft, radiale Vorspannungradial compressive force, radial preload
LL: axiale Richtungaxial direction
P0P0: ortsfeste Bezugspositionfixed reference position
P1P1: 1. Betriebsposition (= Anwickelposition)1. Operating position (= winding position)
P2P2: 2. Betriebsposition (= Wickelposition)2. Operating position (= winding position)
P3P3: 3. Betriebsposition (= Austrageposition)3. Operating position (= discharge position)
RR: radiale Richtungradial direction
S1S1: oberer Abstands-Schwellenwert für Anwickelpositionupper distance threshold for winding position
S2S2: unterer Abstands-Schwellenwert für Wickelpositionlower distance threshold for winding position
S3S3: oberer Abstands-Schwellenwert für Austragepositionupper distance threshold for discharge position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

JP 2000226141 A [0002]

Claims

Method for operating a reeling device (100), wherein the reeling device has a reel mandrel (120) for winding up a strip (20), in particular a metal strip, wherein the reel mandrel (120) has at least one segment (124) distributed around its circumference, which is articulated via at least two tabs (125, 126) to a control rod (122) axially displaceable in the reel mandrel (120) for radially moving the segment (124) into at least one predetermined operating position (P1, P2, P3), and wherein the reel mandrel (120) has at least one compression spring unit (150) for holding the segment (124) under a radial preload (FD); comprising the following steps: a) multiple movement of the segment (124) over the course of the service life of the reel device (100) into the operating position (P1, P2, P3), each time under the preload (FD), the tabs (125, 126) and/or the control rod (122) being subject to wear; characterized by b) directly or indirectly determining and storing the radial distance (A1, A2, A3) of the segment (124) in the operating position with respect to a fixed reference position (P0) at different times during the service life; c) evaluating the distances (A1, A2, A3) stored at the different times with regard to whether they exceed a predetermined upper threshold value (S1, S3) or fall below a predetermined lower threshold value (S2) over the course of the service life of the reel device (100); and d) indirectly detecting a state of wear of the reel device (100) when the detected radial distances (A1, A2, A3) exceed the upper threshold value (S1, S3) or fall below the lower threshold value (S2) from one of the points in time.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that a first operating position (P1) is a pre-spread winding position of the segment (124) without wound band (20); that in step c) over the course of the service life of the reel device (100) an increasing increase in the distance (A1) is determined; and that in step d) the state of wear in the form of an undesirable elongation of the tabs (125, 126), a deflection of joint bores (127) on the tabs and/or of their fastening bolts (121) is indirectly detected when the stored distances (A1) exceed the predetermined upper threshold value (S1), or vice versa.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the control rod (122) has at least one ramp (123) on its circumference; that the compression spring unit (150) has a housing (153) with an inclined underside; and that the housing of the compression spring unit (150) slides along the ramp (123) with its inclined underside when the segment (124) is moved radially during an axial movement of the control rod; that a second operating position (P2) is a winding position of the segment (124) in which a plurality of turns of the strip (20) are wound onto the segment and the reel mandrel (120); that in step c) over the course of the service life of the reel device (100) an increasing reduction in the distance (A2) is determined; and that in step d) the wear condition in the form of undesirable abrasion on the surface of the ramp (123) and/or on the underside of the housing (153) of the compression spring unit (150) is indirectly detected when the stored distances fall below the predetermined lower threshold value (S2).

Procedure according to Claim 3 , characterized in that a transition from a starting winding position (P1) to the winding position (P2) comprises the following steps: - winding the strip (20) with 1-7 windings on the coiler mandrel (120) with the segment (124) in the starting winding position (P1), whereby a radial compression force is exerted on the compression spring unit (150) and the segment (124) is moved into a compression position; and - moving the segment again against the compression force from the compression position into the winding position for further winding the coiler mandrel with the strip (20) to form a coil.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that a third operating position (P3) is the discharge position of the segment from the coiler mandrel; that in step c) over the course of the service life of the coiler device (100) an increasing increase in the distance (A3) of the segment (124) compared to the radially inner reference position (P0) is determined, or vice versa; and that in step d) the state of wear in the form of an undesirable elongation of the tabs (125, 126), a deflection of joint bores (127) on the tabs and/or of their fastening bolts (121) is indirectly detected when the stored distances (A3) exceed the predetermined upper threshold value (S3), or vice versa.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the upper and lower threshold values (S1, S2, S3) and at least one, preferably all of the operating positions (P1, P2, P3) each lie in the elastic spring range of the compression spring unit (150).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that in a step e) maintenance of the coiler mandrel (120) is initiated if a wear condition is indirectly detected in step d).

Method according to one of the preceding claims, that the movement of the segment (124) into the operating position and the determination and storage of the radial distance (A1, A2, A3) of the segment (124) in the operating position takes place several times a day, several times a month or several times a year, preferably continuously; and that the evaluation of the stored distances (A1, A2, A3) takes place with the same or less frequency as the storage of the distances.

A computer program product loadable into the internal memory of a digital computer and comprising software code portions for carrying out the steps of the method of any preceding claim when the product is run on a computer.

Reel device (100) with a reel mandrel (120) for winding up a strip, in particular a metal strip, with a rotary drive device (130) for rotary driving of the reel mandrel (120) for reeling operation of the reel device (100), with a push/push drive (110) for axially displacing a control rod (122) in the reel mandrel (120) and with a control device (140) for controlling the rotary drive device (130) and the push/push drive; wherein the reel mandrel has: the control rod (122); at least one radially expandable segment (124) on the circumference of the reel mandrel (120), wherein the segment is articulated to the control rod (122) via at least two tabs (125, 126) for radially extending and retracting the segment (124) into at least one operating position in accordance with a respective axial displacement position of the control rod (122); at least one compression spring unit (150) arranged between the segment (124) and the control rod (122) for holding the segment (124) under a radial preload; characterized by at least one distance sensor (160) for repeatedly directly or indirectly determining the radial distance (A1, A2, A3) of the segment (124) in the at least one operating position (P1, P2, P3)) with respect to a fixed reference position (P0); a storage device (170) and an evaluation device (180) for storing and evaluating a plurality of the detected distances (A1, A2, A3) with regard to their change over the service life of the reel device (100) and specifically as to whether the detected radial distances (A1, A2, A3) exceed a predetermined upper threshold value (S1, S3) or fall below a predetermined lower threshold value (S2) over time.

Reeling device (100) according to Claim 10 , characterized by an inner stop for the compression of the compression spring unit (150) when winding the tape, wherein the stop is formed, for example, by the upper edge of a housing (153) which partially surrounds the compression spring unit (150) in the non-compressed state.

Reel device (100) according to one of the Claims 10 or 11 , characterized in that the fixed reference position (P0) is formed, for example, by the upper edge of a guide (128) in which the compression spring unit (150) is guided radially.

Reel device (100) according to one of the Claims 10 until 12 , characterized in that the control device (140) of the reel device (100) is designed to carry out the method according to one of the preceding Claims 1 until 8th .