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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Zwischen-
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speicherung von bandförmigen Materialien Die Erfindung betrifft ein
Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens.
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Ein Bandspeicher dieser Gattung ist bekannt aus DE-OS 22 62 148. Er
arbeitet bei konstanter Windungszahl mit zwischen seiner "Voll"- und "Leer"-Stellung
sich verändernden Windungsdurchmessern.
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Dieser Bandspeicher hat mehrere Nachteile.
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Beim Leeren des Bandspeichers werden die einzelnen Windungen kontinuierlich
kürzer gezogen. Sie wandern, beginnend bei der innersten Windung, nach innen auf
ihren geringstmöglichen Durchme.sser und werden dort auf "Seilreibung" festgezogen,
wobei zugleich Oberflächenbeschädigungen des Bandes kaum zu vermeiden sind. Beim
folgenden Einspeisen des Bandes in den Bandspeicher muß dafür gesorgt werden, daß
so viel Platzvorhanden istr daß der Innendurchmesser der Spule sich solange verringern
kann, bis die äußerste Windung nach außen wandert und sich somit die "Seilreibung"
an der äußersten Windung auflöst.
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Dies wurde dadurch erreicht, daß die inneren Stützrollen während des
Einspeisens zentrisch nach innen verfahren werden und die angetriebenen Bodenrollen
das Windungspaket mit konstanter Winkelgeschwindigkeit drehen. So kann sich die
äußerste Windung, aufgrund ihrer höheren Umfangsgeschlfindigkeit von der nächsten
Windung lösen. Dies wird unterstützt durch eine Antriebskomponente tangential zum
Windungsumfang, hervorgerufen durch eine Schrägstellung der Achsen der angetriebenen
Bodenrollen.
Für den Fall, daß Bänder mit einer Länge verarbeitet
werden, die kürzer ist als die maximale Speicherlänge, erreichen während der kontinuierlichen
Arbeitsweise der nachgeschalteten Anlagen niemals alle Windungen der Spule ihren
Maximal-Durchmesser. Folglich wird nach einigen Speicherspielen, bei einem erneuten
Stillstand des Bandeinlaufes, der Innendurchmesser der Spule so gering, daß innen
kein neues Band mehr eingespeist werden kann. Dies ist jedoch die Voraussetzung
dafür, daß die "Seilreibung" an der äußersten Windung gelöst werden kann.
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Bandspeicher der vorgeschlagenen Art können also nur Verwendung finden,
wenn die Länge der aneinanderzuschweißenden Bänder größer als die maximale Speicherlänge
ist.
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Es gibt noch einen weiteren Mangel in der Funktion dieser Vorrichtung.
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Sinnvollerweise wird der Bandspeicher, insbesondere für Bänder großer
Dicke und Breite, wie bereits vorgeschlagen, zusätzlich zu den angetriebenen Bodenrollen
mit antriebslosen Rollen im Bereich des größten Speicherdurchmessers ausgerüstet.
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Diese nicht angetriebenen Bodenrollen sollen gewährleisten, daß während
des Füllvorganges die Windungen bei Erreichen des größten Speicherdurchmessers nur
mit einer Umfangsgeschwindigkeit gleich der Bandspeicher-Auszugsgeschwindigkeit
umlaufen. Das Band soll von den schneller laufenden angetriebenen Bodenrollen weder
aus dem Bandspeicher geschoben noch dessen Bandkanten durch Schlupfreibung von ihnen
beschädigt werden.
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Die Praxis hat bei dieser Konstruktion gezeigt, daß insbeson dere
dünne Bänder bei Übergang von den angetriebenen zu den antriebslosen Bodenrollen
stehen bleiben wegen ihrer zu geringen Auffederungsenergie. Durch den Schlupf zwischen
Bandkante
und Antriebsrollen entstehen somit erhebliche Lärmemissionen sowie Beschädigungen
der Bandkanten und der Rollenoberflächen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das bekannte
Verfahren un4/tekannte Vorrichtung so auszugestalten, daß zu einem beliebigen Zeitpunkt
die Bandzufuhr gestoppt und jede beliebige Bandlänge neu eingespeichert werden kann,
ohne daß die inneren Windungen der Spule sich festziehen oder der Speicher außer
Funktion gesetzt wird, daß bei jeder Bandabmessung die maximale Speicherfähigkeit
ausgenutzt und die Lärmemission sowie die Oberflächen- und die Kantenbeschädigungen
des Bandes auf ein unvermeidliches Minimum reduziert wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in den Kennzeichen der
Ansprüche 1 und 3 Erfaßte gelöst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet, daß - sich beim Zusammenziehen
die Windungen nicht mehr festziehen können, da sie nach dem Abheben von den angetriebenen
Bodenrollen keine Relativbewegung mehr haben und in der erreichten Lage verharren,
- die durch Reibung der Windungen gegeneinander entstehenden Oberflächenbeschädigungen
nicht mehr möglich sind, da die Windungen auf Abstand gehalten werden, - wenn die
Bandeinspeisung aus irgendeinem Grunde plötzlich unterbrochen werden muß oder ein
kurzes Band in den Bandspeicher eingefädelt wurde und in beiden Fällen das Windungspaket
den Innenbereich des Bandspeichers noch nicht verlassen hat, die Verarbeitungsmaschine
aber kontinuierlich Band abzieht, bei erneuter Bandzufuhr - nach Absenken der inneren
Hebevorrichtung - sich
der innerste Windungsdurchmesser nicht mehr
verringert und eine Windung nach der anderen das Windungspaket von der Außenseite
her verläßt und kontinuierlich nach außen wandert. So bleibt der Bandspeicher stets
funktionsfähig.
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- die Windungen bei Erreichen ihres jeweils größtmöglichen Durchmessers
nacheinander durch Höhenverstellung der antriebslosen Bodenrollen von den angetriebenen
Bodenrollen abgehoben werden und so pnblemlos, unter Vermeidung von Bandkantenbeschädigungen
und Lärmemissionen durch Reibung zwischen Bandkanten und schneller laufenden angetriebenen
Bodenrollen, von der Verarbeitungsanlage aus dem Bandspeicher gezogen werden können.
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Die erfindungsgemäß zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagenen
Vorrichtungen sind vorteilhaft nur mit einseitig wirkenden Hubantrieben ausgerüstet;
eine Bauart, bei der sehr aufwendige Führungsvorrichtungen und Hubsynchronsteuerungen
für die Antriebe vermieden werden können.
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In Fortführung des Erfindungsgedankens sind weitere vorteilhafte Merkmale
des vorgeschlagenen Verfahrens und der Vorrichtungen in den Kennzeichen der Unteransprüche
erfaßt.
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Durch das erfindungsgemäße Zählverfahren ist es möglich, stets genau
festzustellen, wieviele Windungen der Spule sich zu welchem Zeitpunkt im Innen-
oder Außenbereich des Bandspeichers befinden.
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Somit kann genau der Zeitpunkt für das Zustellen der Hebevorrichtungen
und durch Kombination der gespeicherten Windungszahl mit einer vorgegebenen Hubhöhe
je Windung1 die Gesamthubhöhe der Hebevorrichtungen des betreffenden Bereiches des
Bandspeichers ermittelt und gesteuert werden.
Der Windungszähler
wird vorteilhafterweise im Mittelbereich des Bandspeichers um 900 bis 1800 zum Bandeinlauftreiber
versetzt angeordnet, da hier quasi-stationäre Verhältnisse vorliegen in bezug auf
die Spulenrotationsgeschwindigkeit und die Windungseinlaufrichtung. So genügt es
hier völlig, einen mechanischen durch Federn rückstellbaren Dreipunkt-Windungszähler,
berührungslos verknüpft mit Näherungsinitiatoren, einzusetzen.
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Der Windungszähler funktioniert sogar, wenn das zu speichernde Band
Schlingen wirft oder wellig ist, da mit einem Dreipunktschalter eine Redundanzschaltung
möglich ist. Außerdem ist dieses System entsprechend wartungsarm.
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Die Hebevorrichtungen werden vorteilhaft so angeordnet, daß es erfindungsgemäß
möglich ist, alle Wippen der Hebevorrichtung im Innenbereich des Bandspeichers durch
einen zentralen Hubantrieb und die Wippen im Außenbereich gruppenweise durch Hubantriebe
zu betätigen. Diese Lösung ist maschinen- und steuerungstechnisch optimal gestaltet,
da so der Antrieb der Hebevorrichtungen im Innenbereich keinerlei und im Außenbe
reich nur geringe Synchronisierungsprobleme aufwirft. Bei Verwendung eines Hydraulik-Zylinders
für den sehr stark belasteten zentralen Hubantrieb und impulsgesteuerte Elektromotore
in Verbindung mit bewährten Spindelhubelementen ist auch das Wartungsproblem bei
rauhem Betrieb optimal gelöst.
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Als besonders vorteilhaft wurde darüber hinaus die Verwendung von
Tragleisten mit Stufenprofilierung für die Aufnahme der Windungen des Windungspaketes
im Innenbereich des Bandspeichers gefunden. Dieses Element erlaubt es in äußerst
einfacher Weise, den Abstand und die Hubhöhe der Windungen zueinander festzulegen.
Da die Windungen nach Anheben durch die Tragleisten keinerlei Antrieb mehr haben,
sind auch Beschädigungen der Bandoberfläche und der Bandkanten unmöglich.
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Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert
werden. Es zeigen: Fig. 1 die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung Fig.
2 einen Schnitt gemäß der Linie X - X in Fig. 1, jedoch in geteilter Funktionsdarstellung
der Hebevorrichtungen für den Innen- und Außenbereich eines Bandspeichers Fig. 3
eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Hebevorrichtung für den Innenbereich eines
Bandspeichers Fig. 4 die Draufsicht auf die Hebevorrichtung gem. Fig. 3 .4 Fig.
5 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Hebevorrichtung für den Außenbereich
eines Bandspeichers Fig. 6 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Windungszählers
In einer nicht dargestellten Bandvorbereitungsstation werden Bandwickel abgehaspelt
und das Bandende des einen mit dem Bandanfang des nächsten Bandwickels zu einem
Endlosband verschweißt. Das Band wird kontinuierlich einer nicht dargestellten Verarbeitungsanlage
zugeführt. Zur Überbrückung der in der Bandvorbereitungsstation für das Aneinanderschweißen
der Bänder benötigten Zeit ist eine Zwischenspeicherung des Bandes in einem Bandspeicher
vorgesehen (Fig. 1). Das Band 1 wird durch einen Bandeinlauftreiber 2 von oben dem
Bandspeicher innen zugeführt, durchläuft schraubenförmig eine Bandabstiegszone 3,
wird zu einer Spule mit konstanter Windungszahl geformt, läuft spiralförmig vom
Innenbereich A, begrenzt durch die Rollen 4, zum Außenbereich C des Bandspeichers,
begrenzt durch die Rollen 5, um dann von der Verarbeitungsanlage, geführt zwischen
Auslaufwalzen 6, aus dem Bandspeicher gezogen zu werden.
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Das Zwischenspeicherverfahren läßt sich anhand der verschiedenen auftretenden
Betriebszustände beschreiben.
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Betriebszustand 1 - Synchronbetrieb Der Bandspeicher ist gefüllt,
d. h. alle Windungen der Spule liegen in einem Windungspaket 7 im Außenbereich C
des Bandspeichers auf antriebslosen Bodenrollen 8. Siehe Fig 2, Stellung "voll".
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Das zugeführte Band 1 wird nach Verlassen der Bandabstiegszone 3 direkt
über die angetriebenen Bodenrollen 9 spiralförmig innerhalb der Spule nach außen
transportiert und aus dem Bandspeicher gezogen, d. h. Bandeinlauftreiber 2 und Auslaufwalzen
6 laufen synchron - die Bandgeschwindigkeit ist an allen Stationen gleich groß.
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Betriebszustand 2 - Leeren des Bandspeichers Das Bandende eines Bandwickels
wird mit dem Bandanfang des nächsten Bandwickels verschweißt; dazu wird die Bandzufuhr
durch Stillsetzen des Bandeinlauftreibers 2 unterbrochen.
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Die angetriebenen Bodenrollen 9 laufen aber synchron mit der Geschwindigkeit
der Verarbeitungsanlage in gleicher Richtung weiter. Die gespeicherte Länge des
Bandes 1 nimmt stetig ab, so daß jeweils eine Windung nach der anderen zusammengezogen
und vom Außenbereich C des Bandspeichers zum Innenbereich A transportiert wird,
beginnend bei der innersten Windung.
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Dabei überlaufen die Windungen einen Windungszähler 10 (Fig 6) im
Mittelbereich B des Bandspeichers und drücken die Schaltpilze 11 nacheinander herunter.
Diese betätigen über Stäbe 13
die Schalter 12, deren Signale in
einem mit einem Regler gekoppelten Speicher entsprechend der Überlaufrichtung registriert
werden.
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Sind die Windungen auf ihrem definierten Minimaldurchmesser zusammengezogen,
dann betätigt der Regler den als Hydraulik-Zylinder 15 ausgebildeten zentralen Hubantrieb
14 und die sich im Innenbereich A befindenden Windungen werden nacheinander einzeln
von den angetriebenen Bodenrollen 9 mit einer Hebevorrichtung abgehoben, so daß
schließlich die Windungen in einem Windungspaket 7 zusammenliegen. Siehe dazu Fig
2, Stellung "leer".
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Die Hebevorrichtung (Fig 3 und Fig 4) besteht aus in Dr.hgelenken
19 befestigten Wippen 18 auf der mit Tragleisten 20 versehene Tragböcke 19 angeordnet
sind. Die Wippen 18 sind einseitig über Zugstangen 17 mittels eines zentralen Hubantriebes
14 innerhalb der durch Endschalter 21 festgelegten Extrempositionen heb- und senkbar,
während die Führungsböcke 22 die auftretenden Seitenkräfte abfangen. Die Tragleiste
20 hat eine Stufenprofilierung ähnlich einer Treppe. Jede Stufe kann eine Windung
des Windungspaketes 7 aufnehmen, so daß die Windungen auf Abstand gehalten werden
und sich nicht festziehen können und somit gleichzeitig Oberflächenbeschädigungen
des Bandes unmöglich werden.
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Die Höhe der Stufe bestimmt das Hubmaß pro Windung. Durch die Stufenprofilierung
der Tragleiste 20 ist gewährleistet, daß die Windungen einzeln nacheinander in dem
vom Windungszähler 10 über einen Regler vorgegebenen Takt von den angetriebenen
Bodenrollen 9 abgehoben werden.
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Bevor alle Windungen abgehoben werden, ist die Bandverbindungsschweißung
beendet und der Bandeinlauftreiber 2 schiebt ein neues Band 1 in den Bandspeicher.
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Betriebszustand 3 - Füllen des Bandspeichers Bei Anlaufen des Bandeinlauftreibers
2 fährt der zentrale Hubantrieb 14 die Hebevorrichtungen mit dem aufliegenden Windungspaket
7 mit hoher Geschwindigkeit in die untere Extremposition und setzt dabei das Windungspaket
auf die angetriebenen Bodenrollen 9 ab.
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Nach kurzzeitigem Synchronlauf werden der Bandeinlauftreiber 2 und
die angetriebenen Bodenrollen 9 auf ein Mehrfaches der Produktionsgeschwindigkeit
der nachgeschalteten Verarbeitungsanlage hochgefahren, so daß sich von dem im Innenbereich
A liegenden Windungspaket 7 eine Windung nach der anderen, beginnend mit der äußeren
Windung, abschält und dabei den Windungszähler 10 betätigend nach außen transportiert
wird. Das spiralförmige Wandern der Windungen nach außen wird, wie bereits beschrieben,
dadurch unterstützt, daß die angetriebenen Bodenrollen 9 nicht genau in Radialrichtung
des Bandspeichers, sondern etwa senkrecht zur Tangente an die Windungsspirale angeordnet
sind.
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Bei Erreichen des größtmöglichen Außendurchmessers werden die Windungen
mit den im Außenbereich C angeordneten Hebevorrichtungen von den angetriebenen Bodenrollen
9 abgehoben und laufen auf den antriebslosen Bodenrollen 8 weiter. Diese Hebevorrichtungen
werden, wie schon bei der Hebevorrichtung im Innenbereich A beschrieben, durch den
Windungszähler 10 so angesteuert, daß die Windungen nacheinander einzeln abgehoben
werden, bis alle Windungen in einem Windungspaket 7 zusammenliegen. (Fig 2, Stellung
"voll"). In diesem Moment werden der Bandeinlauftreiber und die angetriebenen Bodenrollen
9 auf Synchronlauf mit der Produktionsgeschwindig keit der nachgeordneten Verarbeitungsanlage
geschaltet.
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Die Hebevorrichtungen (Fig 5) bestehen aus in Drehgelenken 27 befestigten
Wippen 29, auf der in Lagern 30 antriebslose Bodenrollen 8 angeordnet sind. Die
Wippen 29 sind einseitig über Zugstangen 26 durch Spindelhubelemente 25 innerhalb
der durch nicht dargestellte Endschalter festgelegten Extrempositionen heb- und
senkbar, wobei die Rahmenstützen 28 als vertikale Führungen arbeiten und auftretende
Seitenkräfte abfangen.
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Die Spindelhubelemente 25 werden über Antriebswellen 24 gruppenweise
von impulsgesteuerten, als Elektromotore ausgebildete, Hubantrieben 23 taktweise
betätigt.
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Durch das taktweise Anheben der antriebslosen Bodenrollen 8, die bei
Synchron-lauf der Gesamtanlage unter dem Niveau der angetriebenen Bodenrollen 9
liegen, ist sichergestellt, daß die Bänder nicht in dem Übergangspunkt Bodenrollen
9 -Bodenrolle 8 stehen bleiben und dadurch Bandkantenbeschädigungen und Lärmemissionen
entstehen. Das Hubmaß ist so gewählt, daß der jeweils tragende Anteil der antriebslosen
Bodenrollen 8 proportional verlängert wird.
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Betriebszustand 4 - Störung der Bandzufuhr Tritt während des Füllens
des Bandspeichers eine Störung z.B.
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in der Bandvorbereitungsstation auf, so daß der Bandeinlauftreiber
2 stillgesetzt werden muß, bevor der Bandspeicher gefüllt ist, so hebt die im Innenbereich
A angeordnete Hebevorrichtung die noch vor dem im Mittelbereich C angeordneten Windungszähler
10 liegenden Windungen im Eilgang von den angetriebenen Bodenrollen 9 ab; diese
werden dann sofort auf Synchronlauf mit Produktionsgeschwindigkeit geschaltet. Die
Hebevorrichtung
hebt nur so weit ab, daß die innenliegenden Windungen von den Stufen der Tragleisten
20 aufgenommen werden. Dies ist möglich, da der dem Windungszähler 10 zugeordnete
Speicher zu jeder Zeit die Zahl der innenliegenden Windungen registriert hat und
über den Regler den zentralen Hubantrieb 14 entsprechend ansteuert. So ist gewährleistet,
daß sich auch bei dieser Störung die Windungen innen nicht festziehen können. Nach
Behebung der Störung vollzieht sich dann der weitere Ablauf wie im Betriebszustand
3 beschrieben.
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Zur Unterdrückung jeglicher Lärmentwicklung und zur Verringerung des
Abriebes der Rollenoberflächen wird die Unterkante des Bandes 1 nach Durchlaufen
der Bandabstiegszone 3 kontinuierlich geölt, so daß sich ein Schmierfilm zwischen
Bandkante und den Bodenrollen ausbildet.
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Die Praxis hat gezeigt, daß Bandspeicher der eingangs näher bezeichneten
Gattung erst bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen
Vorrichtungen problemlos Band zwischenspeichern können.