DE2007729A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Ausrichten einer Spule - Google Patents

Description

Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. E3 E E T Z sen.

DIpl-Inf. K. LAMPSHCHT .

Dr.-ing. rc. β :: ξ τ z jr.. 8l-15.4l5P( 15·^16Η) 19.2.1970

8 München 22, Siclnodor.'str. 10 - .

HITACHI , LTD., Tokio (Japan)

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Ausrichten einer Spule

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Ausrichten einer Spule, insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen genauen Einstellen des Mittelpunkts einer Spule relativ zum Dorn eines Abspulers, um die Spule fortlaufend in eine Behandlungsvorrichtung, wie z. B. ein Walzwerk einzuspeisen.

Beispielsweise in der Eisen- und Stahlindustrie umfaßt die Behandlung eines aufgespulten Bandmaterials, d. h. einer Spule notwendigerweise den Schritt der Anbringung der Spule auf dem Dorn eine's Abspulers.

Bei dieser Art von Vorrichtung wurde bisher die Aus-

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richtung der Spule und des Dorns dadurch erreicht, daß man sich auf Augenmaß und Intuition verließ. Daher ergab sich dabei der Nachteil, daß nicht nur der Ausrichtevorgang mühevoll, sondern daß auch kein fortlaufender Ausrichtevorgang erzielbar ist.

Um diesen Vorgang automatisch durchzuführen, wurde in neuerer Zeit ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Spule durch einen Spulentransportwagen verschoben wird und auch das Loch der Spule und ein Dorn automatisch genau zueinander ausgerichtet werden. Zu dieser Art des automatischen Spulenausrichtevorganges ist es nicht nötig zu erwähnen, daß das Spulenloch und der Dorn sowohl in Horizontalrichtung als auch in Vertikalrichtung unabhängig von dem variablen Durchmesser und der variablen Breite der Spule genau zueinander ausgerichtet werden müssen.

Indessen werden beim herkömmlichen Verfahren der genannten Art, wie noch erläutert wird, der Durchmesser und die Breite der Spule gemessen und die Meßwerte in einen Speicherkreis eingegeben, bevor die Spule zur Stellung des Abspulers gebracht wird, und dann werden die horizontale und die vertikale Lage der Spule aufgrund der Meßwerte bestimmt. Daher ist ein solches Verfahren beispielsweise bei der Art von Vorrichtung nicht anwendbar, in der eine Spule abgespult wird, bevor man sie auf einem Abspuler montiert.

Was nähere Einzelheiten betrifft, wurde besonders in letzter Zeit, um die maximale Produktivität der Behandlungsvorrichtung zu erzielen, vorgeschlagen, das Abspulen der Spule mittels Gabelwalzen auf dem Spulentransportwagen auf dem Weg zum Abspuler zu beginnen und einen Spulen-

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behandlungsVorgang, wie ζ. B. Walzen, parallel mit dem VorbereitungsabspulVorgang durchzuführen. Da in einem solchen Fall der Spulendurchmesser fortlaufend geringer wird, bis die Spule auf dem Dorn des Abspulers montiert ist, lab es natürlich unmöglich, nach dem herkömmlichen Verfahren der genannten Art, bei dem der Spulendurchmesser vor dem Transport der Spule zum Abspuler gemessen wird, eine genaue Ausrichtung der Spule und des Doms in Vertikalrichtung zu erreichen. Um dieses Problem zu lösen, wird es daher notwendig, die gemessenen Daten zu korrigieren, und ein Schaltkreis zur Durchführung einer solchen Korrektur muß natürlich mit Daten versehen werden, die die Dicke des aufgewickelten Bandes, die Länge des abgespulten Bandes und den Spulendurchmesser betreffen. Dies vergrößerte nicht nur die Abmessungen der Meßeinrichtung, sondern erhöhte auch noch die Meßfehler mit dem Ergebnis, daß die Verläßlichkeit bezüglich der Genauigkeit sank.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Ausrichten einer Spule zu schaffen,, die von den genannten Nachteilen frei und zum genauen Ausrichten der Spule zu allen Zeiten geeignet sind.

Gegenstand der Erfindung, mit der diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Verfahren zum automatischen Ausrichten einer Spule mit dem Kennzeichen, daß man eine Abweichung des Mittelpunkts der Spule vom Mittelpunkt eines Dorns eines Abspulers erfaßt, wenn die Spule durch eine Horizontalverschiebung eines Spulentransportwagen zur Stellung des Abspulers gebracht ist, und dann die Spule zwecks Ausrichtung kontinuierlich nach oben verla-

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gert, bis die Abweichung Null wird, wodurch die Spule automatisch auf dem Abspuler montiert wird.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zum automatischen Ausrichten einer Spule, die ein Gerät zum Erfassen der Mittelpunktlage einer Spule aufweist} das an der Stellung eines Abspulers vorgesehen ist und an einer Stelle in geringem horizontalen Abstand von einer Vertikallinie, die durch den Spulenmittelpunkt geht, in Berührung mit der Spule gehalten wird.

Unter Weiterbildung der Erfindung ist eine Vorrichtung dieser Art vorgesehen, bei der das Gerät zum Erfassen der Mittelpunktlage einer Spule einen Abtaster für die Spule aufweist, der aus einer Druckwalze besteht, die gleichzeitig als Bremswalze zur Verhinderung eines Zurückspringens der Spule dient.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Überblick zur Erläuterung eines bekannten Verfahrens und einer bekannten Vorichtung zum automatischen Ausrichten einer Spule und

Fig. 2 einen schematischen Überblick zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens und der Vorrichtung zum automatischen Ausrichten einer Spule gemäß der Erfindung.

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In Fig. 1, die eine herkömmliche Vorrichtung darstellt, wird eine Spule 1 auf Gabelwalzen 3 eines Hebers 2 gehalten, der auf einem Spulentransportwagen 5 montiert ist, und darauf horizontal bewegt, wenn der Spulentransportwagen 5 über Räder 6 auf Schienen 7 läuft. Daher kann eine Abweichung in Horizontalrxchtung des Mittelpunkts b der Spule 1 bezüglich des Mittelpunkts a eines Dorns eines Abspulers unabhängig vom Spulendurchmesser beseitigt werden, indem man den Mittelpunkt des Spulentransportwagens 5 passend zum Mittelpunkt a des Dorns bringt, und man kann sie daher außer Betracht lassen. Das Problem bei der Automatisierung besteht darin, wie man die Abweichung in Vertikalrichtung des Spulenmittelpunkts b bezüglich des Mittelpunkts a des Dorns beseitigt, nachdem die genannte Horizontalabweichung beseitigt ist.

Bisher wurden zwei Verfahren zur Beseitigung der Vertikalabweichung angewendet.

Die Höhe y von der Koordinatenachse X aus, die durch die Unterseite der Räder 7 dargestellt wird, bis zum Boden c der Spule ermittelt man durch Messen der Höhe des Hebers 2 und erhält dann die' Abweichung Δ Η zwischen den Höhen des Mittelpunkts der Spule und des Mittelpunkts des Dorns aus y sowie der Höhe H des Abspulers und dem gemessenen Durchmesser D der Spule, die in eine Speichereinrichtung eingegeben sind, nach der folgenden Formel:

Δ H = H - -|- - y_r

Der Mittelpunkt b der Spule und der Mittelpunkt a des Dorns können ausgerichtet werden, indem man die Höhe Y₁ des Hebers mittels eines Zylinders k steigert, bis ^H Null wird.

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Nach einem anderen Verfahren wird die Höhe y des oberen Endes d der Spule über der Koordinatenachse X mittels einer Spulenoberseitenerfaßvorrichtung 8, 9 statt des Messens des Spulendurchmessers D gemessen, und dann wird die Höhe y des Hebers wie beim erstgenannten Verfahren gesteigert, bis die Abweichung ^H Null wird, welcher Wert in diesem Fall durch die folgende Formel wiedergegeben wird:

^y1 ^{+ y}2

h h

Diese Verfahren können indessen nicht bei einer Vorrichtung angewendet werden, in der sich der Durchmesser der Spule fortlaufend verändert (wobei sich das Unterende der Spule von c nach c¹ ändert), während das Abspulen vorgenommen wird, wie schon erwähnt wurde, da die Spule gemessen werden muß, bevor sie zum Abspuler transportiert wird, und auch weil diese Verfahren aufgrund der Höhe y.., des unteren Endes c der Spule durchgeführt werden₃

Fig. 2 erläutert die Erfindung, Zunächst wird die Spule 1 horizontal zur gezeigten Lage neben einer Behandlungsvorrichtung 14, wie ζ. Β» einem Walzwerk, durch einen Spulentransportwagen 5 transportiert₃ der mittels Rädern 6 auf Schienen 7 läuft, so daß die horizontale Abweichung zwischen dem Mittelpunkt b der Spule und dem Mittelpunkt a eines Dorns auf Null verringert werden kann. Danach wird die Mittelpunktlage der Spule in dieser Stellung durch ein Spulenmittelpunktstellungsmeßgerät gemessen, das noch beschrieben wird.

Und zwar ist eine Abtast- und Druckwalze 10 vorgesehen, die die Spule 1 an einer Stelle unter einem Abstand

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in Horizontalrichtung von der Koordinatenachse Y berührt, die senkrecht durch den Mittelpunkt a des Dorns und den Mittelpunkt b der Spule gehto Die Druckwalze 10 wird von einem Hebel 11 getragen, der eine Länge 1 aufweist und um einen Schwenkpunkt schwenkbar ist, der einen Abstand L von der Koordinatenachse Y und einen Abstand h von der Koordinatenachse X aufweist. Weiter ist eine Feder 12 oder dgl. Organ mit dem Hebel 11 verbunden, um zu ermöglichen, daß sich die Druckwalze 10 dauernd der Vertikalbewegung der Spule 1 folgend bewegte.

Die Vertikalbewegung der Spule 1 wird durch ein Erfassungsgerät 13, wie z. B. einen Selsyn-(Drehmelder)-Übertrager im Maße eines Rotationswinkels θ des Hebels erfaßt. Andererseits ist die Höhe y des Mittelpunkts b der Spule über den Mittelpunkten der Gabelwalzen 3 auf dem Heber 2 eine Funktion von θ mit L, 1, h, dem Durchmesser d der Walze und dem Durchmesser D der Spule als Parametern, und da der Variationsbereich des Spulendurchmessers D durch die Auslegung des Walzwerks und der anderen Behandlungsvorrichtung bestimmt wird, ist der Wert von y«, angenähert eine lineare Funktion von Θ, d„ h_e y„ *=_# ©C θ + ß (worin cC und ß Konstanten sind)· So sieht man, daß der Wert von y durch proportionale Umwandlung aus dem erfaßten Wert von θ erhältlich ist. Der Fehler der Annäherung läßt sich im Verhältnis zur Spanne des Dorns bezüglich des inneren Durchmessers der Spule im zusammengezogenen Zustand des Dorns ausreichend klein halten.

Andererseits ist y durch Erfassen der Höhe des Hebers erhältlich. Und zwar kann man y.. z. B. durch Erfassen einer Vertikalbewegung des Hebers 2 als Änderung des Rotationswinkels über den Hebel und den Selsyn-Übertrager,

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obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, erhalten.

Man erkennt daher, daß es, wenn der Heber 2 durch den Zylinder 4 nach oben bewegt wird₉ bis die Abweichung Ah der Höhe des Mittelpunkts b der Spule bezüglich des Mittelpunkts a des Dorne, die durch die Formel 2\H * H -(y. + y„) wiedergegeben wird, Null wird, aufgrund der erfaßten Werte von y.. und y„ möglich ist, den Mittelpunkt b der Spule in genaue Ausrichtung zum Mittelpunkt a des Dorne in Vertikalrichtung zu bringen_e

Es ist festzustellen, daß der Betrag des Abstandes S der Druckwalze 10 in Horizontalrichtung in Abhängigkeit vom Durchmesser der Spule und dem Durchmesser und der Steigerung der Gabelwalzen variabel ist, daß jedoch dieses Maß vorzugsweise weniger als die Hälfte der Steigung der Gabelwalzen beträgt.

Vie die vorstehende Beschreibung zeigt, kann man erfindungsgemäß die Ausrichtung der Spule kontinuierlich vornehmen, auch wenn der Spulendurchmesser fortlaufend verändert wird. Dabei ist es nicht nötig, einen Korrekturkreis großen Ausmaßes vorzusehen, und die Spule wird stets automatisch in der richtigen Stellung gehalten. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Erfassungsgerät für sich kompakt ist und ein Teil des Geräts gleichzeitig als Bremswalze zum Verhindern eines ZurUcksprlngens der Spule verwendet werden kann.

Es ist abschließend noch festzustellen, daß die Erfindung natürlich auch auf die Vorrichtung anwendbar ist, in der der Durchmesser der Spule nicht verändert wird, bis die Spule auf einem Abspuler montiert ist, wie es

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bei der bekannten Vorrichtung der Fall ist, und daß viele Abwandlungen und Änderungen im Rahmen der Erfindung möglich sind, wie sie in den Ansprüchen definiert ist.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   : 1. Verfahren zum automatischen Ausrichten einer Spule, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Abweichung des Mittelpunkts der Spule vom Mittelpunkt eines Doms eines Abspulers erfaßt, wenn die Spule durch eine HorizontalVerlagerung eines Spulentransportwagens in die Stellung des Abspulers gebracht ist, und dann die Spule zwecks Ausrichtung kontinuierlich nach oben verlagert, bis die Abweichung Null wird, wodurch die Spule automatisch auf dem Abspuler montiert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abspulen der Spule beginnt, bevor die Spule auf dem Dorn des Abspulers montiert ist, und den Vorgang der Ausrichtung der Spule mit dem Dorn parallel zum Abspulvorgang durchführt.
3. 3. Vorrichtung zum automatischen Ausrichten einer Spule, gekennzeichnet durch ein Gerät ("IO bis 13) zum Erfassen der Mittelpunktstellung (b) der Spule (i), das die Spule, nachdem diese nach horizontaler Verschiebung an der Stelle eines Abspulers angeordnet ist, an einer Stelle in geringem horizontalen Abstand von einer Vertikallinie (Υ) berührt, die durch den Mittelpunkt der Spule geht, und einen Spulentransportwagen (5) mit einem Heber (2), der die Spule kontinuierlich synchron mit dem Gerät nach oben bewegt, um die Spule in Ausrichtung mit einem Dorn eines Abspulers zu bringen, bis eine Abweichung (Ah) des Mittelpunkts der Spule bezüglich des Mittelpunkts (a) des Dorns Null wird.

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   km Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät zum Erfassen des Mittelpunkts (b) der Spule (i) als Berührungselement zum Abtasten der Spule eine Druckwalze (1O) aufweist, die gleichzeitig als Bremswalze zum Verhindern eines ZurUckspringens der Spule dient,

   5« Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Spulentransportwagen (5) Gabelwalzen (3) aufweist, so daß die Spule (1) abspulbar ist, bevor sie auf dem Dorn eines Abspulers montiert wird.

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