Die Erfindung betrifft eine Wickelhaspel zum Auf- oder Ab
wickeln von Bändern, insbesondere Metallbändern, mit einem
für das aufzunehmende Bund spreizbaren Spreizdorn aus zumin
dest Spreizschalen, Spreizstange und zwischen den Spreizscha
len und der Spreizstange angeordneten Spreizelementen, wobei
an die Spreizstange ein Spreiz-Zylinder angeschlossen ist
und der Spreizdorn von einem Antriebsmotor mit einer Steuer-
und Rechnereinheit zum Aufrechterhalten eines vorgebenen
Wickelzuges und Erfassen des jeweiligen Bundaußendurchmessers
angetrieben ist.The invention relates to a winding reel for up or down
winding of tapes, especially metal tapes, with a
for the bundle to be accommodated expandable expanding mandrel from
least spreading shells, spreader bar and between the spreader
len and the spreader bar arranged spreading elements, wherein
a spreader cylinder is connected to the spreader rod
and the expanding mandrel from a drive motor with a control
and computing unit for maintaining a predetermined one
Winding tension and detection of the respective outer bundle diameter
is driven.
Derartige Wickelhaspeln unterliegen extrem hohen Beanspru
chungen. Neben den beachtlichen Gewichten der Bunde - bis zu
45 t bei Stahlbunden - müssen auch hohe Wickelzüge über
den Spreizdorn auf das jeweilige Bund übertragen werden. Die
hierzu erforderlichen Spreizkräfte werden von dem regelmäßig
hydraulisch beaufschlagten Spreiz-Zylinder erzeugt, der fest
mit einer die Spreizstange umgebenden Dornwelle verbunden
ist. Dieser Spreiz-Zylinder wird von einem Drucknetz mit einer
Förderpumpe beaufschlagt. - Nach ständiger Praxis werden
Spreiz-Zylinder und Spreizdruck so ausgelegt, daß ein maxima
les Bund mit maximalem Bundgewicht und maximalem Wickelzug
gewickelt werden kann. Auch bleibt der Spreizdruck über den
laufenden Bundaußendurchmesser konstant. Der Wickelzug ist
über das Drehmoment des Antriebmotors einstellbar und wird in
Abhängigkeit von dem laufenden Bundaußendurchmesser geregelt.
Die bei konstantem Spreizdruck zwangsläufig ebenfalls kon
stanten und verhältnismäßig hohen Spreizkräfte führen zu
einem erheblichen Verschleiß der Spreizschalen und Spreizele
mente. Die Wickelhaspeln müssen daher ständig kontrolliert und
in verhältnismäßig kurzen Abständen zerlegt werden, um die
verschlissenen Spreizteile auszuwechseln. Eine derartige
Wartung und Instandhaltung der Spreizdorne ist außerordent
lich zeit- und kostenaufwendig. Hinzu kommt, daß durch die
ständige Aufrechterhaltung des maximalen Spreizdruckes bei
spielsweise beim Abwickeln eines Bundes die Restwindungen
durch Nachspreizen des Spreizdornes beschädigt und unbrauch
bar werden. Beim Aufwickeln werden die Bänder unter elasti
schem Zug gewickelt. Dadurch belasten von Windung zu Windung
sich ständig vergrößernde Radialkräfte die Spreizschalen und
Spreizelemente. Die Summe dieser Radialkräfte ist insbesondere
dann extrem hoch, wenn dünne und geölte oder hochelastische
Metallbänder, z. B. Aluminiumbänder, aufgewickelt werden.
Zwar bildet sich mit wachsendem Banddurchmesser ein selbst
tragender Wickelring, jedoch führen die hohen Radialkräfte
ebenfalls zu hohem Verschleiß oder sogar Bruch des Spreiz
mechanismus und nachfolgend zum Kollabieren des gesamten
Bundes.Such winding reels are subject to extremely high stresses. In addition to the considerable weight of the coils - up to 45 t of steel coils - must be transferred over the expansion mandrel to the respective federal and high winding trains. The expansion forces required for this are generated by the regularly hydraulically actuated expansion cylinder, which is firmly connected to a mandrel shaft surrounding the expansion rod. This expansion cylinder is acted on by a pressure network with a feed pump. - According to constant practice, the expansion cylinder and expansion pressure are designed so that a maxima les bundle with maximum bundle weight and maximum winding tension can be wound. The spreading pressure also remains constant over the current outside diameter of the collar. The winding tension can be adjusted via the torque of the drive motor and is regulated depending on the running outside diameter of the bundle. The at constant spreading pressure inevitably also constant and relatively high spreading forces lead to considerable wear of the expansion shells and expansion elements. The winding reels must therefore be constantly checked and disassembled at relatively short intervals in order to replace the worn expansion parts. Such maintenance and servicing of the expanding mandrels is extremely time-consuming and costly. In addition, the constant maintenance of the maximum expansion pressure in example when unwinding a bundle, the residual windings are damaged by re-expanding the expanding mandrel and become unusable. When winding, the tapes are wound under elastic tension. As a result, continuously increasing radial forces load the expansion shells and expansion elements from turn to turn. The sum of these radial forces is particularly high when thin and oiled or highly elastic metal strips, e.g. B. aluminum strips are wound up. Although a self-supporting wrapping ring forms as the band diameter increases, the high radial forces also lead to high wear or even breakage of the spreading mechanism and subsequently to the collapse of the entire bundle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelhaspel
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welcher unter
Vermeidung von vorzeitigem Verschleiß und Überlastung die
Lebensdauer des Spreizdornes erheblich erhöht wird.The invention has for its object a reel
to create the type described above, in which under
Avoiding premature wear and overloading the
Lifetime of the expanding mandrel is significantly increased.
Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einer gattungsgemäßen
Wickelhaspel dadurch, daß der Steuer- und Rechnereinheit ein
Mikroprozessor zur Ermittelung zumindest des anfänglichen
Spreizdruckes für den Spreizdorn und des aufrechtzuerhalten
den Wickelzuges in Abhängigkeit von eingegebenen bandspezi
fischen Parameternvorgeschaltet ist, daß der Mikroprozessor
den Wickelzug in die Steuer- und Rechnereinheit eingibt und
von der Steuer- und Rechnereinheit den laufenden Bundaußen
durchmesser empfängt und in Abhängigkeit von dem laufenden
Bundaußendurchmesser den jeweils erforderlichen Spreizdruck
ermittelt, und daß der Spreizdruck in dem Spreiz-Zylinder
unter Zwischenschaltung eines von dem Mikroprozessor ange
steuerten Druckregelventils dem von dem Mikroprozessor lau
fend ermittelten Spreizdruck kontinuierlich nachgeführt wird. -
Nach Lehre der Erfindung ermittelt der Mikroprozessor die
für das jeweilige Bund erforderliche Spreizkraft bzw. den
erforderlichen Spreizdruck für den Spreizdorn. Dann wird
unter Berücksichtigung des sich während des Wickelprozesses
ständig ändernden Bundaußendurchmessers die Spreizkraft für
den Bund bzw. der Spreizdruck für den Spreizdorn entsprechend
geregelt. Folglich erfolgt kontinuierlich eine Anpassung von
Spreizkraft bzw. Spreizdruck an den jeweiligen Bundaußen
durchmesser, so daß Überlastungen am Spreizdorn ausgeschaltet
und der Verschleiß der Spreizteile erheblich reduziert werden.
Zur Ermittlung des anfänglichen Spreizdruckes für den Spreiz
dorn bzw. der von dem Spreizdorn auf das betreffende Bund
zu übertragenden Spreizkraft werden dem Mikroprozessor als
bandspezifische Parameter beispielsweise das Bundgewicht,
die Bandbreite und Banddicke, der spezifische Wickelzug, ggf.
das spezifische Bandgewicht und im übrigen ein Sicherheits
faktor eingegeben. Denn die Spreizkraft am Spreizdorn und
folglich der für den Spreizdorn erforderliche Spreizdruck
lassen sich aus dem betreffenden Bundgewicht aber auch aus
dem betreffenden Wickelzug ermitteln, wobei im ersteren Fall
der Spreizmechanismus zur Umsetzung des Spreizdruckes in die
Spreizkraft und im letzteren Fall der spezifische Wickelzug,
die Bandbreite, Banddicke und der betreffende Bandaußendurch
messer zu berücksichtigen sind. - Im Rahmen der Erfindung wird
der Wickelzug mit Hilfe der Steuer- und Rechnereinrichtung
für den Antriebsmotor regelmäßig konstant gehalten. In
soweit findet eine permanente Drehmomentenkontrolle statt.
Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, in bestimm
ten Grenzen mit variablen Wickelzügen über den Bundaußendurch
messer zu arbeiten, z. B. um einen harten Wickelkern anzu
wickeln. In diesem Fall arbeitet man mit einem relativ hohen
spezifischen Wickelzug. Der harte Wickelkern nimmt dann die
nachfolgenden Radialkräfte bei wachsendem Bundaußendurch
messer auf. Hierdurch wird der Spreizdorn im ganzen im Zuge
des Aufwickelns von Bändern und insbesondere Metallbändern
weniger belastet. Der spezifische Wickelzug hängt im wesent
lichen von der Banddicke, Bandoberfläche (trocken, geölt
od. dgl.) und der Welligkeit des zu wickelnden Bandes ab.The invention solves this problem with a generic one
Winding reel in that the control and computer unit
Microprocessor for determining at least the initial one
Spreading pressure for the expanding mandrel and to maintain
the winding tension depending on the entered tape spec
fishing parameters is upstream that the microprocessor
enters the winding train in the control and computer unit and
from the control and computer unit to the running outer collar
receives diameter and depending on the current
Outside diameter of the required expansion pressure
determined, and that the expansion pressure in the expansion cylinder
with the interposition of one of the microprocessor
controlled pressure control valve lau of the microprocessor
determined spreading pressure is continuously tracked. -
According to the teaching of the invention, the microprocessor determines the
spreading force required for the respective bundle or
required expansion pressure for the expanding mandrel. Then it will be
taking into account the during the winding process
constantly changing outer diameter of the collar the spreading force for
the collar or the expansion pressure for the expanding mandrel accordingly
regulated. As a result, an adjustment of
Spreading force or spreading pressure on the respective outside of the collar
diameter, so that overloads on the expanding mandrel are switched off
and the wear of the expansion parts can be significantly reduced.
To determine the initial spreading pressure for the spread
mandrel or that of the expanding mandrel on the relevant collar
spreading force to be transmitted to the microprocessor as
band-specific parameters such as the coil weight,
the bandwidth and strip thickness, the specific winding tension, if necessary
the specific belt weight and otherwise a safety
factor entered. Because the spreading force on the expanding mandrel and
consequently the expansion pressure required for the expansion mandrel
can also be made from the relevant bundle weight
determine the winding tension in question, in the former case
the expansion mechanism for implementing the expansion pressure in the
Spreading force and in the latter case the specific winding tension,
the band width, band thickness and the relevant band outside
knives have to be considered. - Within the scope of the invention
the winding train with the help of the control and computer device
regularly kept constant for the drive motor. In
so far there is a permanent torque control.
Basically, there is also the possibility in certain
boundaries with variable winding pulls across the outside of the collar
knives to work, e.g. B. to start a hard winding core
wrap. In this case one works with a relatively high one
specific winding tension. The hard winding core then takes that
subsequent radial forces as the collar outside increases
knife on. As a result, the expanding mandrel is in the train
the winding of tapes and in particular metal tapes
less burdened. The specific winding tension depends essentially
of the strip thickness, strip surface (dry, oiled
or the like.) and the waviness of the tape to be wound.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden auf
geführt. So sieht die Erfindung vor, daß der Mikroprozessor
nach Eingabe oder Ermittlung des anfänglichen Bundaußendurch
messers in Abhängigkeit von dem speziellen Wickelzug das An
laufmoment für den Antriebsmotor ermittelt und an die Steuer-
und Rechnereinheit für den Antriebsmotor weitergibt. Dadurch
wird erreicht, daß das Anlaufmoment des Antriebsmotors dem
jeweiligen Bundaußendurchmesser entspricht, d. h. gleich bzw.
nur geringfügig größer als das am Spreizdorn aufzubringende
Drehmoment ist. Folglich muß der Antriebsmotor nicht länger
mit einem Anlaufmoment arbeiten, welches grundsätzlich auf
ein maximales Bund mit maximalem Gewicht zum Wickeln mit
maximalem Wickelzug ausgelegt ist. Durch die Anpassung des
Anlaufmomentes an das an dem Spreizdorn jeweils aufzubringen
de Drehmoment wird ebenfalls eine Reduzierung der Spreizkraft
in Abhängigkeit von dem jeweiligen Bund erreicht. Weiter
sieht die Erfindung vor, daß dem Druckregelventil ein druck
geregeltes Abspritzventil in der zu dem Spreiz-Zylinder füh
renden Druckleitung nachgeschaltet ist. Dieses Abspritzventil
ist mit dem Rücklauf des Drucknetzes verbunden und ermöglicht
folglich im Zuge des Regelns des der aufzubringenden Spreiz
kraft entsprechenden Spreizdruckes das Abspritzen von Druck
medium wie das Druckregelventil in entsprechender Weise die
Zuführung des Druckmediums an den Spreiz-Zylinder regelt und
dazu von dem Mikroprozessor angesteuert wird.Further features essential to the invention are set out below
guided. Thus, the invention provides that the microprocessor
after entering or determining the initial outer collar diameter
depending on the special winding tension
running torque determined for the drive motor and sent to the control
and passes on the computer unit for the drive motor. Thereby
is achieved that the starting torque of the drive motor
corresponds to the respective outer diameter of the collar, d. H. same or
only slightly larger than that to be applied to the expanding mandrel
Torque is. As a result, the drive motor no longer has to
work with a starting torque that is basically based on
a maximum waistband with maximum weight for wrapping with
maximum winding tension is designed. By adjusting the
Starting torque to be applied to the expansion mandrel in each case
de torque will also reduce the spreading force
achieved depending on the respective federal government. Continue
The invention provides that the pressure control valve a pressure
regulated spray valve in the lead to the expansion cylinder
pressure line is connected downstream. This spray valve
is connected to the return of the printing network and enables
consequently in the course of regulating the spread to be applied
due to the corresponding spreading pressure, the spraying of pressure
medium like the pressure control valve in a corresponding manner
Feeding the pressure medium to the expansion cylinder regulates and
is controlled by the microprocessor.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein
Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert;
es zeigen:In the following, the invention is based on only one
Exemplary embodiment of the drawing explained in more detail;
show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße
Wickelhaspel und Fig. 1 shows a schematic representation of a reel according to the invention and
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch einen Spreizdorn
mit Spreiz-Zylinder für den Gegenstand nach Fig. 1. Fig. 2 shows a schematic cross section through an expansion mandrel with spreading cylinders for the object of FIG. 1.
In den Figuren ist eine Wickelhaspel zum Auf- oder Abwickeln
von Bändern, insbesondere Metallbändern dargestellt. Diese
Wickelhaspel weist einen für das aufzunehmende Bund 1 spreiz
baren Spreizdorn 2 aus zumindest Spreizschalen 3, Spreiz
stange 4 und zwischen Spreizschalen 3 und der Spreizstange 4
angeordneten Spreizelementen 5 auf, die im Ausführungsbei
spiel als Spreizkeile bzw. Keil-Leisten ausgebildet sind. An
die Spreizstange 4 ist koaxial ein Spreiz-Zylinder 6 ange
schlossen. Die Spreizstange 4 ist von einer Dornwelle 7 um
geben, mit welcher der Spreiz-Zylinder 6 fest verbunden ist.
Der Spreizdorn 2 ist von einem Antriebsmotor 8 mit einer
Steuer- und Rechnereinheit 9 zum Aufrechterhalten eines vor
gegebenen Wickelzuges und Erfassen des jeweiligen Bundaußen
durchmessers angetrieben. Der Steuer- und Rechnereinheit 9
ist ein Mikroprozessor 10 zur Ermittlung zumindest des an
fänglichen Spreizdruckes für den Spreizdorn 2 und folglich
der aufzubringenden Spreizkraft vorgeschaltet. Ferner dient
der Mikroprozessor 10 zur Ermittlung des aufrechtzuerhalten
den Wickelzuges in Abhängigkeit von eingegebenen bandspezifi
schen Parametern wie Bundgewicht, spezifischer Wickelzug,
Bandbreite, Banddicke und ggf. spezifisches Bandgewicht. Der
Mikroprozessor 10 gibt den Wickelzug in die Steuer- und
Rechnereinheit 9 ein und erhält von der Steuer- und Rechner
einheit 9 den laufenden Bundaußendurchmesser. Dadurch kann
der Mikroprozessor 10 in Abhängigkeit von dem laufenden Bund
außendurchmesser den jeweils erforderlichen Spreizdruck zur
Erzeugung der jeweils erforderlichen Spreizkraft ermitteln.
Der Spreizdruck in dem Spreiz-Zylinder 6 wird unter Zwischen
schaltung eines von dem Mikroprozessor 10 angesteuerten
Druckregelventils 11 dem von dem Mikroprozessor laufend er
mittelten bunddurchmesserabhängigen Spreizdruck kontinuier
lich nachgeführt. Außerdem ermittelt der Mikroprozessor 10
nach Eingabe oder Ermittlung des anfänglichen Bundaußendurch
messers in Abhängigkeit von dem spezifischen Wickelzug das
für den Antriebsmotor 8 erforderliche Anlaufmoment und gibt
eine entsprechende Information an die Steuer- und Rechnerein
heit 9 für den Antriebsmotor 8 weiter.A winding reel for winding or unwinding strips, in particular metal strips, is shown in the figures. This winding reel has a spreading mandrel 2 that can be expanded for the collar 1 to be accommodated, comprising at least spreading shells 3 , spreading rod 4 and spreading elements 5 arranged between spreading shells 3 and the spreading rod 4 , which in the exemplary embodiment are designed as spreading wedges or wedge strips. At the spreader rod 4 , a spreader cylinder 6 is coaxially connected. The spreader rod 4 is of a mandrel shaft 7 to give, with which the spreader cylinder 6 is firmly connected. The expanding mandrel 2 is driven by a drive motor 8 with a control and computer unit 9 for maintaining a given winding tension and detecting the respective outer diameter of the bundle. The control and computer unit 9 is preceded by a microprocessor 10 for determining at least the initial spreading pressure for the expanding mandrel 2 and consequently the spreading force to be applied. Furthermore, the microprocessor 10 is used to determine the winding tension to be maintained as a function of entered bandspecific parameters such as coil weight, specific winding tension, bandwidth, strip thickness and possibly specific strip weight. The microprocessor 10 enters the winding train in the control and computer unit 9 and receives from the control and computer unit 9 the current outside diameter of the bundle. As a result, the microprocessor 10 can determine the spreading pressure required in each case to generate the spreading force required in each case as a function of the running collar outer diameter. The expansion pressure in the expansion cylinder 6 is continuously adjusted with the interposition of a pressure control valve 11 which is controlled by the microprocessor 10 and which is continuously determined by the microprocessor. In addition, the microprocessor 10 determines the input torque required for the drive motor 8 after input or determination of the initial bundle outer diameter as a function of the specific winding tension and passes on corresponding information to the control and computer unit 9 for the drive motor 8 .
Dem Druckregelventil 11 ist ein druckgeregeltes Abspritzventil
12 in der zu dem Spreiz-Zylinder 6 führenden Druckleitung 13
nachgeordnet. Dieses Abspritzventil 12 ist an den Rücklauf
14 des Drucknetzes angeschlossen. Außerdem ist zwischen dem
Spreiz-Zylinder 6 und dem Druckregelventil 11 bzw. Abspritz
ventil 12 ein Mehrwegeventil 15 in die zu dem Spreiz-Zylinder
6 führende Druck- und Rücklaufleitung eingesetzt.The pressure control valve 11 is followed by a pressure-controlled spray valve 12 in the pressure line 13 leading to the expansion cylinder 6 . This spray valve 12 is connected to the return 14 of the pressure network. In addition, a multi-way valve 15 is inserted between the expansion cylinder 6 and the pressure control valve 11 or spray valve 12 in the pressure and return line leading to the expansion cylinder 6 .