EP3052255B1 - Vorrichtung zum wickeln eines bandmaterials zu einem coil - Google Patents

Vorrichtung zum wickeln eines bandmaterials zu einem coil Download PDF

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EP3052255B1
EP3052255B1 EP15718211.4A EP15718211A EP3052255B1 EP 3052255 B1 EP3052255 B1 EP 3052255B1 EP 15718211 A EP15718211 A EP 15718211A EP 3052255 B1 EP3052255 B1 EP 3052255B1
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EP
European Patent Office
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drive
segments
rotary drive
coiler mandrel
actuating
Prior art date
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EP15718211.4A
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English (en)
French (fr)
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EP3052255A1 (de
Inventor
Ulrich Patzelt
Benjamin Dickel
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Group GmbH
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Publication date
Application filed by SMS Group GmbH filed Critical SMS Group GmbH
Publication of EP3052255A1 publication Critical patent/EP3052255A1/de
Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/02—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
    • B65H75/18—Constructional details
    • B65H75/24—Constructional details adjustable in configuration, e.g. expansible
    • B65H75/241—Constructional details adjustable in configuration, e.g. expansible axially adjustable reels or bobbins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C47/00—Winding-up, coiling or winding-off metal wire, metal band or other flexible metal material characterised by features relevant to metal processing only
    • B21C47/28—Drums or other coil-holders
    • B21C47/30—Drums or other coil-holders expansible or contractible
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/02—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
    • B65H75/18—Constructional details
    • B65H75/24—Constructional details adjustable in configuration, e.g. expansible
    • B65H75/242—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages
    • B65H75/248—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages expansion caused by actuator movable in axial direction
    • B65H75/2484—Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages expansion caused by actuator movable in axial direction movable actuator including wedge-like or lobed member

Definitions

  • the invention relates to a device for winding or unwinding a strip material to a coil.
  • the device comprises a coiler mandrel with a shaft element and with radially displaceable segments arranged on the shaft element.
  • the segments can be controlled by an actuating drive and actuating elements such that they are displaceable relative to the shaft element either radially further outward or radially further inward.
  • the device has a rotary drive for rotational driving of the coiler mandrel, wherein the actuating drive and the rotary drive are arranged on opposite end faces of the coiler mandrel.
  • Conventional reel mandrels consist of a driven reel shaft, which has a segment toothing in the region of a reel surface of the reel mandrel, by means of which spreading segments carried by the reel shaft can be displaced in the radial direction.
  • a related spreading mechanism is in this case on the rotary drive side of the coiler mandrel and usually in the form of a spreading cylinder. With appropriate activation of this expansion cylinder this interacts via a continuous expansion shaft, which extends in a cavity of the capstan shaft, lying on the reel spreader segments, whereby either a radial expansion of the bobbin surface or a radial collapse of the bobbin surface is effected.
  • a transmission of a drive power and thus a rotation on the reel shaft takes place on a rotary drive side of the coiler mandrel between a drive unit and the reel shaft.
  • the drive unit is usually a structurally complex combination of a Transmission gears, clutches and motors.
  • On the non-driven side of the coiler mandrel, this non-driven side or the reel shaft is supported on a suitable support bearing or the like in order to compensate for high moments and loads caused by high coiler pulleys and / or coil weights.
  • the expansion cylinder of the spreading mechanism and the drive unit of the rotary-driven coiler mandrel is integrated in a gearbox, so that a departure of a ready-wound coil by pulling on the operating side, which is opposite to the drive side, takes place.
  • the coil centering and coil center regulation customary in installations must also be considered constructively.
  • usually the whole gearbox with coiler mandrel and wound coil is shifted to compensate for WindungsverA in the coil. With such a heavy construction, therefore, any components or groups of components in this regard functions must be made stronger.
  • the reel mandrel is to be considered in terms of a load calculation as a free carrier, that is, that the load moments act entirely on the transmission as a bearing.
  • the moment load from the weight of the coiler mandrel increases continuously until it is stored in the gearbox.
  • the load of the coil weight and the reel draw must also be taken into account for the design of the coiler mandrel and the bearings in the gearbox.
  • This sum loads inevitably clear the limits and disadvantages of the construction according to the prior art, namely the storage of the coiler mandrel in the transmission must be made very large, the relevant reel box and the related gear are very large.
  • expensive and complex rotary oil feeders must be provided.
  • the respective spreading mechanism is located on the drive-side end of the coiler mandrel and acts indirectly through the expansion shaft on the expansion segments.
  • the need for a spreading wave always leads to a weakening of the Cross-section of the reel shaft, which must absorb the weight of the coil weight and the reel pulls. This adversely significantly limits the technological design of the coiler mandrel and consequently of the entire system.
  • This technical disadvantage means that it is usually necessary to wind the tape on sleeves or to limit the tape thickness to thicker tape, thereby limiting the kink sensitivity.
  • the coiler mandrel construction provided here essentially corresponds to that of a continuous coiler mandrel with the functions and disadvantages described above. This reduces the flexibility and design of the plant, while increasing the cost of the equipment. Auxiliaries such as a sleeve handling system are absolutely necessary here. Also, the behind the plant concept with respect to the Doppelsp Dahlkopfhaspels idea to drive only one side of the Doppelsp Schwarzkopfhaspels, can only be sensibly realized with smaller coiler pulleys, as they occur for example during film rolling. Even during fine strip rolling, the reel drawers are so high that a double-sided drive is required.
  • an expandable coiler mandrel in which a spreading mechanism for spreading the coiler mandrel on the Coiler mandrel drive side of the coiler mandrel is arranged, wherein a spreading shaft is guided, starting from a spreading of the spreading mechanism by a hollow shaft to displace externally mounted on the hollow shaft spreading radially according to radially outward or radially to further inside.
  • the spreading drive is located on the coiler mandrel drive side.
  • JP 1 138 019 A (Abstract) describes a reel mandrel whose spreading mechanism also sits on the reel mandrel drive side for spreading spreading segments.
  • a reel known for winding sheet metal strips which consists of a driven reel shaft and connected to the reel shaft hollow winding drum, wherein the winding drum operable by means of an actuator spreader with radially adjustable, through openings of the Wrapping drum protruding plungers encloses.
  • the actuator is arranged on a reel drive of the reel opposite reel end.
  • a reel device for metallic flat strip material which comprises a winding drum with expandable clamping segments.
  • the reel device further comprises a drive unit with a drive shaft, which can be coupled to the reel drum, so that replacement of the reel drum can be simplified.
  • the invention has the object of further developing a generic device constructively to the effect that the above-mentioned disadvantages of the prior art are at least partially overcome and that in particular the construction is simplified.
  • the device comprises a traversing device for the axial movement of the actuating drive together with the coiler mandrel.
  • the device comprises a traversing device for the axial movement of the actuating drive together with the coiler mandrel
  • the coiler mandrel is decoupled from the typically fixed rotary drive.
  • winding describes both winding the strip material into a coil on the present coiler mandrel and unwinding the coil from such coiler mandrel.
  • the coiler mandrel according to the invention may be placed not only for winding the strip material into a coil at an exit side of, for example, a rolling mill or the like, but also for unwinding a strip from a coil at an entry side of a rolling mill or the like.
  • the present coiler mandrel can be used and used at a wide variety of locations of manufacturing facilities and for a variety of purposes.
  • actuator describes in the context of the invention means by which the present segments - with the interposition of the actuators - can be moved.
  • the actuating drive comprises a hydraulic cylinder unit and / or an electric motor.
  • actuator describes in the context of the invention components as links between the actuator and the radially displaceable segments, also called (outer) surface elements.
  • the radially displaceable segments can be configured in many ways. Preferably, they are designed as elongated expansion elements, which preferably extend with their longitudinal extent axially in the direction of the longitudinal axis of the coiler mandrel.
  • strip material in the context of the invention describes any ribbon-like flat products which are wound up in the course of their manufacturing process into a coil, a bundle or the like. These strip-like flat products may preferably be rolled strips of steel or non-ferrous metals.
  • the device also has an actuating drive side support bearing for the coiler mandrel in addition to a drive-side support bearing.
  • This has the advantage that each of the two support bearings - for a given or planned total load - each must be designed for only about half the total load.
  • the coiler mandrel itself no longer has to be designed as a free-carrying carrier, but rather for a symmetrical two-sided support as a bending carrier. This simplifies the design and reduces costs.
  • the allowable load for coiler and coil weights may be significantly greater due to the bilateral symmetrical load distribution.
  • a coupling device for releasably coupling the shaft element of the coiler mandrel to the rotary drive simplifies the assembly and maintenance of the device and also allows a spatial separation of the direct drive on the one hand from the coiler mandrel with the actuator drive on the other.
  • the coupling device is integrated into the three-drive-side support bearing or designed as such.
  • the reel mandrel may be non-rotatably but releasably operatively connected to the rotary drive for a quick change over the coupling device.
  • the shaft element has a rotary drive pin part on its rotary drive side end face, by means of which the coiler mandrel or the shaft element can be coupled firmly but detachably to an output element of the mandrel drive.
  • the rotary drive pin part can be of various shapes in order to provide a quick release coupling connection between the coiler mandrel described here and the output element of the rotary drive can.
  • the claimed spatial decoupling of rotary drive and actuating drive for the segments makes it possible for the actuating drive to be arranged axially next to, preferably immediately next to, the radially displaceable segments for directly actuating the segments via the actuating elements.
  • This large, preferably immediate, spatial proximity of the actuating drive to the segments, which may be interrupted at most by the intermediate actuators advantageously not only allows a particularly simple, but also a particularly effective control of the segments.
  • the effective or immediate control of the segments is particularly due to the very short transmission of forces or torques from the actuator to the segments.
  • the shaft element no longer necessarily has to be designed as a hollow shaft in order to at least partially accommodate the actuating elements.
  • the shaft element can therefore also be designed in the form of a solid material body. This would have the advantage that with the same coiler mandrel diameter larger reels, coil weights and / or bandwidths can be controlled.
  • the actuating drive for the segments may be in the form of a hydraulic cylinder unit and / or an electric motor.
  • FIG. 1 shows the device of the invention vividly.
  • FIG. 1 shows the device according to the invention for winding a strip material to a coil.
  • the device comprises a coiler mandrel 1 with a shaft element 2 and with radially displaceable segments 16 arranged on the shaft element.
  • the strip material can be wound up on the segments 16 to form the coil; or the strip material can be unwound from the coil.
  • the device comprises an actuating drive 26 for displacing the segments 16 relative to the shaft element 2 by means of actuating elements 29.
  • the displacement of the segments can consist either in a spreading of the segments, ie a radial displacement of the segments further outward relative to the shaft element or in one Collapse, ie in a movement of the segments 16 radially farther inwards relative to the Wellenelement 2.
  • the device has a rotary drive 5 for rotationally driving the coiler mandrel 1. As in the FIG. 1 can be seen, the actuating drive 26 and the rotary drive 5 are arranged on opposite end faces of the coiler mandrel 1.
  • FIG. 1 further shows that the coiler mandrel or in particular its shaft element 2 is respectively supported at its two ends.
  • an operating-drive-side support bearing 52 and a rotary drive-side support bearing 54 are provided.
  • the two support bearings advantageously only need to be designed for approximately half the total load.
  • the coiler mandrel or the shaft member may be designed to be weaker than if it had to be designed for the same predetermined total load as a free carrier.
  • the rotary drive 5 is typically anchored together with a gear fixed on a foundation.
  • the rotary drive-side support bearing 54 is preferably designed in the form of a coupling device for releasable coupling / uncoupling of the shaft element 2 to / from the rotary drive 5.
  • To transmit the torque from the rotary drive 5 to the shaft member 2 is its lubantriebs researcher shaft journal, d. H. the rotary drive pin part 8, for example, designed as a flat pin or as a splined pin with rectangular or polygonal or polygonal cross section.
  • the actuator drive 26 is axially adjacent, preferably arranged immediately adjacent to the radially displaceable segments. This has the advantage that the segments can be controlled very directly for radial displacement.
  • FIG. 1 a traversing device 60 can be seen for moving the coiler mandrel 1 together with the actuating drive 26 and the Actuators 29, in particular in the axial direction, ie in the direction of in FIG. 1 shown double arrow.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Winding Of Webs (AREA)
  • Winding, Rewinding, Material Storage Devices (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auf- oder Abwickeln eines Bandmaterials zu einem Coil. Die Vorrichtung umfasst einen Haspeldorn mit einem Wellenelement und mit an dem Wellenelement angeordneten radial verlagerbaren Segmenten. Die Segmente sind durch einen Betätigungsantrieb und Betätigungselemente derart ansteuerbar, dass sie gegenüber dem Wellenelement entweder nach radial weiter außen oder nach radial weiter innen verlagerbar sind. Weiterhin weist die Vorrichtung einen Drehantrieb zum Drehantreiben des Haspeldorns auf, wobei der Betätigungsantrieb und der Drehantrieb an gegenüberliegenden Stirnseiten des Haspeldorns angeordnet sind.
  • Gattungsgemäße Haspeldorne und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. In der Regel bestehen herkömmliche Haspeldorne aus einer angetriebenen Haspelwelle, welche im Bereich einer Haspelfläche des Haspeldorns eine Segmentverzahnung aufweist, mittels welcher von der Haspelwelle getragene Spreizsegmente in radialer Richtung verlagert werden können. Ein diesbezüglicher Spreizmechanismus liegt hierbei an der Drehantriebsseite des Haspeldorns und zwar meist in Form eines Spreizzylinders. Bei entsprechender Aktivierung dieses Spreizzylinders wechselwirkt dieser über eine durchgängige Spreizwelle, welche in einem Hohlraum der Haspelwelle verläuft, auf die an der Haspelfläche liegenden Spreizsegmente, wodurch entweder ein radiales Expandieren der Haspelfläche oder ein radiales Kollabieren der Haspelfläche bewirkt wird. Hierbei wird noch zwischen verschiedenen Funktionsweisen unterschieden, nämlich beispielsweise ein Expandieren auf Ziehen oder auf Schieben der Spreizwelle in axialer Richtung des Haspeldorns oder ein Kollabieren, oder vice versa. Eine Übertragung einer Antriebsleistung und damit einer Rotation auf die Haspelwelle erfolgt auf einer Drehantriebsseite des Haspeldorns zwischen einer Antriebseinheit und der Haspelwelle. Die Antriebseinheit ist meist eine konstruktiv komplexe Kombination aus einem Übersetzungsgetriebe, Kupplungen und Motoren. Auf der nicht angetriebenen Seite des Haspeldorns wird diese nicht angetriebene Seite bzw. die Haspelwelle an einem geeigneten Stützlager oder dergleichen abgestützt, um von hohen Haspelzügen und/oder von Coilgewichten hervorgerufene hohe Momente und Lasten zu kompensieren. Hierbei ist der Spreizzylinder des Spreizmechanismus und die Antriebseinheit des drehangetriebenen Haspeldorns in einem Getriebekasten integriert, so dass ein Abdienen eines fertig gewickelten Coils durch Abziehen an der Bedienseite, welche der Antriebsseite gegenüber liegt, erfolgt. Darüber hinaus gilt es insbesondere bei einem Abwickelhaspel ähnlicher Bauart zusätzlich die in Anlagen übliche Coilmittenzentrierung und eine Coilmittenregelung konstruktiv zu berücksichtigen. Hierbei wird üblicherweise das ganze Getriebe mit Haspeldorn und darauf aufgewickeltem Coil verschoben, um Windungsversätze im Coil auszugleichen. Bei einer derart schweren Konstruktion müssen folglich auch etwaige Bauteile oder Bauteilgruppen diesbezüglicher Funktionen stärker ausgeführt werden. Der Haspeldorn ist hinsichtlich einer Belastungsrechnung als ein Freikragträger zu beachten, das heißt, dass die Belastungsmomente zur Gänze auf das Getriebe als Lagerstelle wirken. Hierdurch steigt die Momentenbelastung aus dem Eigengewicht des Haspeldorns bis zu seiner Lagerung im Getriebe kontinuierlich an. Im Wickelbetrieb muss für die Auslegung des Haspeldorns und der Lager im Getriebe zusätzlich die Last des Coilgewichts und des Haspelzugs berücksichtigt werden. Durch diese Summenlasten werden zwangsläufig die Grenzen und Nachteile der Konstruktion nach dem Stand der Technik deutlich, nämlich die Lagerung des Haspeldorns im Getriebe muss sehr groß ausgelegt werden, der diesbezügliche Haspelkasten und die diesbezügliche Getriebe werden sehr groß. Zumal müssen teure und aufwändige Drehölzuführungen bereitgestellt werden.
  • Bei vielen der bekannten Lösungen mit durchgehenden Haspeldornen befindet sich der jeweilige Spreizmechanismus am antriebsseitigen Ende des Haspeldorns und wirkt indirekt durch die Spreizwelle auf die Spreizsegmente. Die Notwendigkeit einer Spreizwelle führt jedoch immer zu einer Schwächung des Querschnitts der Haspelwelle, welche die Last des Coilgewichts und der Haspelzüge aufnehmen muss. Damit wird nachteilig die technologische Auslegung des Haspeldorns und folglich auch der gesamten Anlage signifikant limitiert.
  • Um diesbezügliche Nachteile zu umgehen, existiert ein weiteres Anlagenkonzept mit einer Vorrichtung zum Wickeln eines Bandmaterials zu einem Coil, welches einen Doppelspreizkopfhaspel umfasst. Hierbei kann ein Coilhandling in Linie mit der Bandführung erfolgen. Diesen logistischen und anlagentechnischen Vorteil erhält man jedoch nur auf Kosten einiger technischer und baulicher Nachteile. Beispielsweise müssen zur Erfüllung der vollständigen Funktion der Vorrichtung alle Anlagenteile auf beiden Seiten des Doppelspreizkopfhaspels doppelt angeordnet sein. Im Falle kleinster technischer Unstetigkeiten der beiden Antriebe kommt es im Kern des Coils häufig zu Verwerfungen, was wiederum häufig zu einem fehlerhaften Haspeln führt. Dieser technische Nachteil bedeutet, dass es in der Regel erforderlich ist, das Band auf Hülsen aufzuwickeln oder die Banddicke auf dickeres Band zu beschränken, um hierdurch die Knickempfindlichkeit zu begrenzen. Die hierbei vorgesehene Haspeldornkonstruktion entspricht im Wesentlichen der eines durchgehenden Haspeldorns mit den oben beschriebenen Funktionen und Nachteilen. Damit wird die Flexibilität und Auslegung der Anlage kleiner, gleichzeitig steigen die Kosten für die Ausrüstung. Hilfseinrichtungen wie beispielsweise ein Hülsenhandlingsystem sind hierbei absolut erforderlich. Auch die hinter dem Anlagenkonzept bezüglich des Doppelspreizkopfhaspels stehende Idee nur eine Seite des Doppelspreizkopfhaspels anzutreiben, kann nur bei kleineren Haspelzügen, wie sie beispielsweise beim Folienwalzen vorkommen, sinnvoll verwirklicht werden. Bereits beim Feinbandwalzen sind die Haspelzüge so hoch, dass ein beidseitiger Antrieb erforderlich ist.
  • Gattungsgemäße durchgehende Haspeldorne sind beispielsweise aus nachstehenden Druckschriften bekannt.
  • Aus der EP 1 157 757 A1 ist ein aufspreizbarer Haspeldorn bekannt, bei welchem ein Spreizmechanismus zum Aufspreizen des Haspeldorns an der Haspeldornantriebsseite des Haspeldorns angeordnet ist, wobei eine Spreizwelle ausgehend von einem Spreizantrieb des Spreizmechanismus durch eine Hohlwelle geführt ist, um außen an der Hohlwelle gelagerte Spreizelemente entsprechend radial nach weiter außen oder radial nach weiter innen verlagern zu können. Insbesondere der Spreizantrieb befindet sich an der Haspeldornantriebsseite. Hierdurch ergeben sich die vorstehend genannten Nachteile.
  • Des Weiteren ist in der DE 698 00 408 T2 ein aufspreizbarer Haspeldorn zum Aufwickeln von bandförmigen Gut gezeigt, bei welchem insbesondere ein Spreizantrieb, nämlich ein Zylinder, eines Spreizmechanismus ebenfalls auf der Haspeldornantriebsseite platziert ist, so dass auch bei diesem Haspeldorn die vorstehend erläuterten Nachteile zum Tragen kommen.
  • Ebenso verhält es sich hinsichtlich des in der DE 27 23 964 A1 offenbarten Haspeldorns, bei welchem ein Spreizantrieb eines Spreizmechanismus an dem antriebsseitigen Ende des Haspeldorns durch flexible Schlauchleitungen an zwei Sacklochbohrungen angeschlossen ist, um die Spreizelemente des Haspeldorns hydraulisch radial weiter nach außen oder radial weiter nach innen verlagern zu können. Der dort beschriebene Haspeldorn baut jedoch recht aufwändig. Zudem ergeben sich auch dort die vorstehend genannten Nachteile.
  • Ferner ist in der JP 1 138 019 A (Abstract) ein Haspeldorn beschrieben, dessen Spreizmechanismus zum Spreizen von Spreizsegmenten ebenfalls an der Haspeldornantriebsseite sitzt. Somit ergeben sich auch dort die vorstehend genannten Nachteile.
  • Gleiches trifft auf den in der JP 56-136 744 A (Abstract) gezeigten Haspeldorn zu, da auch dort ein Spreizantrieb eines Spreizmechanismus zum Aufspreizen des Haspeldorns an der Haspeldornantriebsseite angeordnet ist.
  • Auch ist aus der DE 698 00 408 T2 ein Haspeldorn zum Aufwickeln von Banderzeugnissen mit einem spreizbaren bzw. einschnürbaren Dornteil bekannt, bei welchem ein Drehantrieb des Haspeldorns und ein Betätigungsantrieb des spreizbaren bzw. einschnürbaren Dornteils ebenfalls an demselben Haspeldornende vorgesehen sind.
  • Darüber hinaus ist aus der EP 0 140 872 A1 , auf der der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, ein Haspel zum Aufwickeln von Blechbändern bekannt, welcher aus einer antreibbaren Haspelwelle und aus einer mit der Haspelwelle verbundenen hohlen Wickeltrommel besteht, wobei die Wickeltrommel eine mittels eines Stellantriebs betätigbare Spreizeinrichtung mit radial verstellbaren, durch Durchtrittsöffnungen der Wickeltrommel ragende Druckstücke umschließt. Alternativ ist dabei der Stellantrieb an einem dem Drehantrieb des Haspels gegenüberliegenden Haspelende angeordnet. Jedoch gestaltet sich der konstruktive Aufbau des Haspels sowie insbesondere auch ein Abdienen eines auf der Wickeltrommel gewickelten Wickels als relativ kompliziert.
  • Aus der DE 88 06 889 U1 ist noch eine Haspelvorrichtung für metallisches Flachbandmaterial bekannt, welche eine Wickeltrommel mit spreizbaren Spannsegmenten umfasst. Die Haspelvorrichtung umfasst weiter ein Antriebsaggregat mit einer Antriebswelle, welche mit der Wickeltrommel kuppelbar ist, so dass ein Auswechseln der Wickeltrommel vereinfacht werden kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung konstruktiv dahingehend weiterzuentwickeln, dass die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überkommen werden und dass insbesondere die Konstruktion vereinfacht wird.
  • Dies wird ausgehend von einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch erreicht, dass die Vorrichtung eine Verfahreinrichtung zum axialen Verfahren des Betätigungsantriebs zusammen mit dem Haspeldorn umfasst.
  • Dadurch, dass die Vorrichtung eine Verfahreinrichtung zum axialen Verfahren des Betätigungsantriebs zusammen mit dem Haspeldorn umfasst, ist der Haspeldorn von dem typischerweise ortsfesten Drehantrieb entkoppelt. Das so ermöglichte axiale Verfahren des Betätigungsantriebs zusammen mit dem Haspeldorn ermöglicht vorteilhafterweise völlig neue Konzepte für Haspeleinrichtungen, beispielsweise Rotorhaspeln.
  • Die Begrifflichkeit "Wickeln" beschreibt sowohl ein Aufwickeln des Bandmaterials zu einem Coil auf dem vorliegenden Haspeldorn als auch ein Abwickeln des Coils von einem solchen Haspeldorn.
  • Insofern kann der erfindungsgemäße Haspeldorn nicht nur zum Aufwickeln des Bandmaterials zu einem Coil an einer Auslaufseite etwa einer Walzanlage oder dergleichen, sondern auch zum Abwickeln eines Bands von einem Coil an einer Einlaufseite einer Walzanlage oder dergleichen platziert sein. Insofern kann der vorliegende Haspeldorn an unterschiedlichsten Orten von Fertigungsanlagen und zu unterschiedlichsten Zwecken eingesetzt und verwendet werden.
  • Der Begriff "Betätigungsantrieb" beschreibt im Sinne der Erfindung eine Einrichtung, mittels welcher die vorliegenden Segmente - unter Zwischenschaltung der Betätigungselemente - bewegt werden können. Beispielsweise umfasst der Betätigungsantrieb eine Hydraulikzylindereinheit und/oder einen Elektromotor.
  • Der Begriff "Betätigungselemente" beschreibt im Sinne der Erfindung Bauteile als Bindeglieder zwischen dem Betätigungsantrieb und den radial verlagerbaren Segmenten, auch (Außen-) Flächenelemente genannt.
  • Es versteht sich, dass die radial verlagerbaren Segmente vielfältig ausgestaltet sein können. Bevorzugt sind sie als längliche Spreizelemente ausgestaltet, welche sich mit ihrer Längserstreckung bevorzugt axial in Richtung der Längsachse des Haspeldorns erstrecken.
  • Der Begriff "Bandmaterial" beschreibt im Sinne der Erfindung jegliche bandartigen Flachprodukte, welche im Laufe ihres Herstellungsprozesses zu einem Coil, einem Bund oder dergleichen aufgewickelt werden. Bei diesen bandartigen Flachprodukten kann es sich bevorzugt um Walzbänder aus Stahl oder NE-Metallen handeln.
  • Im Vergleich zu Vorrichtungen aus dem Stand der Technik, bei denen der Betätigungsantrieb für die Segmente und der Drehantrieb für das Wellenelement in der Regel auf derselben Seite des Haspeldorns angeordnet sind und hierbei ein Betätigungsmechanismus für die Segmente durch den Drehantrieb bzw. das zugeordnete Getriebe hindurch geführt sein muss, kann zum einen durch die beanspruchte vollständige räumliche Entkopplung von Drehantrieb und Betätigungsantrieb für die Segmente die Konstruktion der beiden Antriebe sehr viel einfacher ausgelegt werden. Zum anderen kann durch die in geeigneter Weise konstruierte Verfahreinrichtung die Konstruktion des Haspeldorns signifikant verändert und vereinfacht werden. Das spart einerseits Kosten und der Wartungsaufwand ist andererseits geringer.
  • Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung neben einem antriebsseitigen Stützlager auch ein betätigungsantriebsseitiges Stützlager für den Haspeldorn aufweist. Dies hat den Vorteil, dass jedes der beiden Stützlager - bei einer vorgegebenen bzw. geplanten Gesamtbelastung - jeweils nur für ca. die halbe Gesamtbelastung ausgelegt sein muss. Auch muss der Haspeldorn selber nicht mehr als Freikragträger, sondern für eine symmetrische zweiseitige Lagerung als Biegeträger ausgelegt werden. Dies vereinfacht die Konstruktion und reduziert die Kosten. Alternativ kann bei Beibehaltung der traditionell stabileren Konstruktion des Haspeldorns die zulässige Belastung für Haspelzüge und Coilgewichte aufgrund der zweiseitigen symmetrischen Lastverteilung erheblich größer sein.
  • Das Vorsehen einer Kupplungseinrichtung zum lösbaren Ankuppeln des Wellenelementes des Haspeldorns an den Drehantrieb vereinfacht die Montage und die Wartung der Vorrichtung und ermöglicht außerdem eine räumliche Trennung des Direktantriebs einerseits von dem Haspeldorn mit dem Betätigungsantrieb andererseits. Vorteilhafterweise wird die Kupplungseinrichtung in das drehantriebsseitige Stützlager integriert bzw. als ein solches ausgebildet.
  • Der Haspeldorn kann für einen Schnellwechsel über die Kupplungseinrichtung drehfest, aber lösbar mit dem Drehantrieb wirkverbunden sein. Dazu ist es sinnvoll, wenn das Wellenelement an seiner drehantriebsseitigen Stirnseite ein Drehantriebszapfenteil aufweist, mittels welchem der Haspeldorn bzw. das Wellenelement fest, aber lösbar an einem Abtriebselement des Dornantriebs ankuppelbar ist.
  • Es versteht sich, dass das Drehantriebszapfenteil unterschiedlichster Gestalt sein kann, um eine schnell lösbare Kupplungsverbindung zwischen dem hier beschriebenen Haspeldorn und dem Abtriebselement des Drehantriebs bereitstellen zu können. Baulich einfach, aber dennoch effektiv, kann das Drehantriebselement z. B. in Form eines Flachzapfens oder eines Vielkeilzapfens ausgebildet sein.
  • Die beanspruchte räumliche Entkopplung von Drehantrieb und Betätigungsantrieb für die Segmente ermöglicht es, dass der Betätigungsantrieb axial neben, vorzugsweise unmittelbar neben den radial verlagerbaren Segmenten angeordnet ist zum direkten Ansteuern der Segmente über die Betätigungselemente. Diese große, vorzugsweise unmittelbare, räumliche Nähe des Betätigungsantriebs zu den Segmenten, die allenfalls durch die zwischengeschalteten Betätigungselemente unterbrochen sein kann, ermöglicht vorteilhafterweise nicht nur eine besonders einfache, sondern auch eine besonders effektive Ansteuerung der Segmente. Die effektive bzw. unmittelbare Ansteuerung der Segmente wird insbesondere bedingt durch den nur sehr kurzen Übertragungsweg von Kräften bzw. Drehmomenten von dem Betätigungsantrieb an die Segmente.
  • Wenn der Betätigungsantrieb zur Gänze axial neben den radial verlagerbaren Segmenten angeordnet ist, bietet das den Vorteil, dass der Durchmesser des Haspeldorns unabhängig von der Konstruktion des Betätigungsmechanismus für die Segmente gewählt werden kann.
  • Wenn die Betätigungselemente für die Segmente außerhalb des Wellenelementes angeordnet sind, muss das Wellenelement nicht mehr zwingend als Hohlwelle ausgeführt sein, um die Betätigungselemente zumindest teilweise aufzunehmen. Alternativ kann das Wellenelement deshalb auch in Form eines Vollmaterialkörpers ausgebildet sein. Dies hätte den Vorteil, dass bei gleichem Haspeldorndurchmesser größere Haspelzüge, Coilgewichte und/oder Bandbreiten beherrscht werden können.
  • Vorteilhafterweise kann der Betätigungsantrieb für die Segmente in Form einer Hydraulikzylindereinheit und/oder eines Elektromotors ausgebildet sein.
  • Der Beschreibung ist eine einzige Figur 1 beigefügt, welche die erfindungsgemäße Vorrichtung anschaulich zeigt.
  • Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figur 1 beschrieben.
  • Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Wickeln eines Bandmaterials zu einem Coil. Die Vorrichtung umfasst zu diesem Zweck einen Haspeldorn 1 mit einem Wellenelement 2 und mit an dem Wellenelement angeordneten radial verlagerbaren Segmenten 16. Bei einer Drehbewegung des Haspeldorns kann das Bandmaterial auf den Segmenten 16 zu dem Coil aufgewickelt werden; oder es kann das Bandmaterial von dem Coil abgewickelt werden.
  • Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Betätigungsantrieb 26 zum Verlagern der Segmente 16 gegenüber dem Wellenelement 2 mit Hilfe von Betätigungselementen 29. Das Verlagern der Segmente kann entweder in einem Spreizen der Segmente bestehen, d. h. einer radialen Verlagerung der Segmente nach weiter außen gegenüber dem Wellenelement oder in einem Kollabieren, d. h. in einem Bewegen der Segmente 16 nach radial weiter innen gegenüber dem Wellenelement 2. Schließlich weist die Vorrichtung einen Drehantrieb 5 auf zum Drehantreiben des Haspeldorns 1. Wie in der Figur 1 zu erkennen ist, sind der Betätigungsantrieb 26 und der Drehantrieb 5 an gegenüberliegenden Stirnseiten des Haspeldorns 1 angeordnet.
  • Figur 1 zeigt weiterhin, dass der Haspeldorn bzw. insbesondere dessen Wellenelement 2 an seinen beiden Enden jeweils abgestützt ist. Zu diesem Zweck sind ein betätigungsantriebsseitiges Stützlager 52 und ein drehantriebsseitiges Stützlager 54 vorgesehen. Bei einer vorgegebenen Gesamtbelastung brauchen die beiden Stützlager vorteilhafterweise jeweils nur für ca. die halbe Gesamtbelastung ausgelegt zu sein. Auch kann der Haspeldorn bzw. das Wellenelement schwächer ausgelegt sein, als wenn er für die gleiche vorgegebene Gesamtbelastung als Freikragträger ausgelegt werden müsste.
  • Der Drehantrieb 5 ist typischerweise zusammen mit einem Getriebe ortsfest auf einem Fundament verankert. Das drehantriebsseitige Stützlager 54 ist vorzugsweise in Form einer Kupplungseinrichtung ausgebildet zum lösbaren An-/ Abkuppeln des Wellenelementes 2 an den/ von dem Drehantrieb 5. Zum Übertragen des Drehmomentes von dem Drehantrieb 5 auf das Wellenelement 2 ist dessen drehantriebsseitiger Wellenzapfen, d. h. der Drehantriebszapfenteil 8 beispielsweise als Flachzapfen oder als Vielkeilzapfen mit rechteckigem oder vieleckigem oder polygonem Querschnitt ausgestaltet.
  • Wie in Figur 1 zu erkennen, ist der Betätigungsantrieb 26 axial neben, vorzugsweise unmittelbar neben den radial verlagerbaren Segmenten angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass die Segmente sehr direkt zum radialen Verlagern angesteuert werden können.
  • Weiterhin ist in Figur 1 eine Verfahreinrichtung 60 zu erkennen zum Verfahren des Haspeldorns 1 zusammen mit dem Betätigungsantrieb 26 und den Betätigungselementen 29, insbesondere in axialer Richtung, d. h. in Richtung des in Figur 1 gezeigten Doppelpfeiles.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Haspeldorn
    2
    Wellenelement
    5
    Drehantrieb
    8
    Drehantriebszapfenteil
    16
    Segment
    26
    Betätigungsantrieb
    29
    Betätigungselemente
    52
    Betätigungsantriebsseitiges Stützlager
    54
    Drehantriebsseitiges Stützlager
    60
    Verfahreinrichtung

Claims (8)

  1. Vorrichtung zum Wickeln eines Bandmaterials zu einem Coil aufweisend einen Haspeldorn (1) mit einem Wellenelement (2) und mit an dem Wellenelement (2) angeordneten radial verlagerbaren Segmenten (16) zum Wickeln des Bandmaterials auf die Segmente;
    einen Betätigungsantrieb (26) zum Verlagern der Segmente (16) gegenüber dem Wellenelement (2) mit Hilfe von Betätigungselementen (29) entweder nach radial weiter außen oder nach radial weiter innen; und
    einen Drehantrieb (5) zum Drehantreiben des Haspeldorns, wobei der Betätigungsantrieb (26) und der Drehantrieb (5) an gegenüberliegenden Stirnseiten des Haspeldorns (1) angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Verfahreinrichtung (60) vorgesehen ist zum axialen Verfahren des Betätigungsantriebs (26) zusammen mit dem Haspeldorn (1).
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein betätigungsantriebsseitiges und ein drehantriebsseitiges Stützlager (52, 54) vorgesehen sind zum Abstützen und Drehlagern des Wellenelementes (2) an seinen beiden Seiten.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Haspeldorn (1) selber bezüglich seiner Stabilität für eine zweiseitige Stützlagerung ausgelegt ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das drehantriebsseitige Stützlager (54) in Form einer Kupplungseinrichtung ausgebildet ist zum lösbaren Ankuppeln oder Abkuppeln des Wellenelementes (2) an den/von dem Drehantrieb (5).
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellenelement (2) an der Seite des Drehantriebs (5) ein Drehantriebszapfenteil (8) aufweist, mittels welchem das Wellenelement fest, aber lösbar an ein Abtriebselement des Drehantriebs (5) kuppelbar ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehantriebszapfenteil (8) als Flachzapfen oder als Vielkeilzapfen ausgestaltet ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorrangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsantrieb (26) axial neben den radial verlagerbaren Segmenten (16) angeordnet ist zum direkten Ansteuern der Segmente (16) über die Betätigungselemente (29).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsantrieb (26) axial unmittelbar, nur unter eventueller Zwischenschaltung der Betätigungselemente (29), neben den radial verlagerbaren Segmenten (16) angeordnet ist.
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