EP4598698A1

EP4598698A1 - Verfahren, haspelvorrichtung und computerprogramm zum betreiben der haspelvorrichtung

Info

Publication number: EP4598698A1
Application number: EP23771781.4A
Authority: EP
Inventors: Johannes Alken; Benjamin Viereck; Thomas Holzhauer; Johannes LEIPOLD
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2023-08-31
Publication date: 2025-08-13
Also published as: US20260124657A1; DE102022210533A1; WO2024074251A1; KR20250076607A; JP2025533121A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Computerprogramm zum Betreiben einer Haspelvorrichtung (100). Die Haspelvorrichtung weist einen Haspeldorn (120) auf zum Aufwickeln eines Bandes (20). Zu diesem Zweck weist der Haspeldorn an seinem Umfang verteilt eine Mehrzahl von Segmenten (124) auf, die jeweils über mindestens zwei Laschen an eine in dem Haspeldorn axial verschiebbare Steuerstange (122) angelenkt sind zum radialen Ein- und Ausfahren des Segmentes in mindestens eine Betriebsposition. Um auch von außen nicht erkennbare Verschleißzustände von internen Bauteilen des Haspeldorns zuverlässig erkennen zu können, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, das die Segmente im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung mehrfach in bestimmte Betriebspositionen verfahren werden und dass dabei jeweils die Abstände der Segmente gegenüber einer ortsfesten Betriebsposition ermittelt werden. Die zu verschiedenen Zeitpunkten gespeicherten Abstände werden sodann im Hinblick darauf ausgewertet, ob sie im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten oder unterschreiten. In diesem Fall wird auf das Vorliegen von Verschleißzuständen rückgeschlossen.

Description

VERFAHREN, HASPELVORRICHTUNG UND COMPUTERPROGRAMM ZUM BETREIBEN DER HASPELVORRICHTUNG

Die Erfindung betritt ein Verfahren zum Betreiben einer Haspelvorrichtung, wobei die Haspelvorrichtung einen Haspeldom aufweist zum Aufwickeln eines Bandes, vorzugsweise eines Metallbandes. Der Haspeldorn weist an seinem Umfang verteilt mindestens ein, typischerweise eine Mehrzahl von Segmenten auf, die jeweils über mindestens zwei Laschen an eine in dem Haspeldorn axial verschiebbare Steuerstange angelenkt sind zum radialen Aus- und Einfahren des Segmentes in mindestens eine Betriebsposition. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Haspelvorrichtung selbst.

Derartige Haselvorrichtungen sind bekannt und im betrieblichen Alltag eines Walzwerks mechanisch hoch belastet. Dementsprechend ist ein Verschleiß der beweglichen Teile des Haspeldorns unvermeidlich. Es ist zu unterscheiden zwischen Verschleißzuständen, die von außen erkennbar sind und solchen Verschleißzuständen, die von außen nicht erkennbar sind. Die japanische Patentanmeldung JP 2000-226141 A beschäftigt sich mit Verschleiß, der an den Außenseiten der Segmente auftritt, auf denen das Band bzw. Metallband aufgewickelt wird.

Demgegenüber gibt es bisher keine Möglichkeit, den Verschleiß der Laschen oder des Gehäuses der Druckfedereinheit in eingebautem Zustand des Haspeldoms zu detektieren. Es gibt zwar weiche Indikatoren, wie ein „Klappern“ der Segmente im Leerbetrieb oder indirekte Messungen mit Andrückrollen, die auf einen Verschleiß der genannten internen Bauteile des Haspeldoms hinweisen. Auch erfolgt typischerweise eine turnusgemäße Wartung des Haspeldom, wenn die „gewickelte Tonnage“ eine vorgegebenen Gewichtsschwellenwert überschritten hat. Die genannten Verfahren lassen allerdings keine punktgenaue Aussage für einen optimalen Wechselzeitpunkt der Verschleißteile zu. Insofern ist eine verschleißoptimierte Einsatzdauer des Haspeldoms nicht möglich. Somit entstehen unnötige Kosten durch nicht optimale Lebensdauernutzung des Haspeldoms.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein bekanntes Verfahren und Computerprogramm zum Betreiben einer Haspelvorrichtung sowie eine entsprechende bekannte Haspelvorrichtung selber dahingehend weiterzubilden, dass auch von außen nicht erkennbare Verschleißzustände von internen Bauteilen des Haspeldoms zuverlässig erkannt werden, ohne dass dafür der Haspeldom in seine Bestandteile zerlegt werden muss.

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren gelöst. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Schritte: b) Direktes oder indirektes Ermitteln und Speichern des radialen Abstandes des Segments in der Betriebsposition gegenüber einer ortsfesten Bezugsposition zu verschiedenen Zeitpunkten während der Einsatzdauer; c) Auswerten der zu den verschiedenen Zeitpunkten gespeicherten Abstände im Hinblick darauf, ob sie im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung einen vorgegebenen oberen Schwellenwert überschreiten oder einen vorgegebenen unteren Schwellenwert unterschreiten; und d) Indirektes Erkennen eines Verschleißzustandes der Haspelvorrichtung, wenn die erfassten radialen Abstände ab einem der Zeitpunkte den oberen Schwellenwert überschreiten oder den unteren Schwellenwert unterschreiten.

Wenn einzelne interne Bauteile des Haspeldoms im Laufe ihrer Einsatzdauer einem Verschleiß unterliegen, so führt dies dazu, dass verschiedene vorbestimmte Betriebspositionen für die Segmente des Haspeldoms, die zu einem ersten Einsatzzeitpunkt noch angefahren werden konnten, nach zwischenzeitlichem Einsatz und Verschleiß, zu einem späteren Einsatzzeitpunkt nicht mehr genau angefahren werden können. Insbesondere entsprechen die angesteuerten Betriebspositionen zu dem späteren Einsatzzeitpunkt nicht mehr den Betriebspositionen, wie sie zu dem ersten Einsatzzeitpunkt, z.B. in neuwertigem Zustand des Haspeldoms angesteuert wurden. Der Unterschied in den angesteuerten Betriebspositionen zeigt sich in veränderten Abständen der angesteuerten Betriebspositionen gegenüber ortsfesten Bezugspositionen im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldoms.

Die vorliegende Erfindung sieht vor, die Veränderung der angesteuerten Betriebspositionen im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldoms zu ermitteln, um daraus Rückschlüsse auf einen Verschleiß von internen Bauteilen des Haspeldoms ziehen zu können.

Der Begriff „Ermitteln ... des radialen Abstandes...“ ist breit auszulegen. „Ermitteln“ schließt insbesondere ein Messen und/oder Simulieren des radialen Abstandes mit ein.

Bei der Formulierung „Direktes oder indirektes Ermitteln und Speichern des radialen Abstandes...“ meint „direktes Ermitteln“ die tatsächliche Ermittlung des konkreten radialen Abstandes. Demgegenüber meint „indirektes Ermitteln“ die Ermittlung einer den radialen Abstand repräsentierenden physikalischen Größe.

Der Begriff „Ermitteln und Speichern des radialen Abstandes des Segments ... zu verschiedenen Zeitpunkten während der Einsatzdauer“ schließt auch ein sogenanntes „zeitkontinuierliches“ Ermitteln und Speichern der Abstände mit beliebig kleiner zeitlichen Auflösung ein. Zwei dieser Zeitpunkte begrenzen einen Beobachtungszeitraum während der Einsatzdauer.

Der Begriff „ortsfest“ meint hier: Das Segment ist relativ zu der ortsfesten Bezugsposition verfahrbar.

Der Begriff „Indirektes Erkennen“ bezieht sich darauf, dass die Verschleißzustände für einen Betrachter nicht direkt von außen sichtbar sind, weil Bauelemente im Innern des Haspeldoms von Verschleiß betroffen sein können. Wenn die ermittelten und abgespeicherten Abstände ihre zugehörigen vorbestimmten Schwellenwerte über- oder unterschreiten, kann aus dieser Erkenntnis auf die Verschleißzustände rückgeschlossen werden.

Generell gilt: Ob es aufgrund des hier festzustellenden Verschleißes zu einer Vergrößerung oder einer Verkleinerung der beobachteten Abstände kommt, hängt von der Position der ortsfesten Bezugsposition in Bezug auf die Segmente ab. In der vorliegenden Beschreibung wird grundsätzlich davon ausgegangen, dass die ortsfeste Bezugsposition radial weiter innen in dem Haspeldom liegt als die Segmente. Beispielsweise wird die Oberkante eines Gehäuses der Druckfedereinheit als die ortsfeste Bezugsposition gewählt werden. Grundsätzlich kann jedoch jede beliebige andere ortsfeste Position im Raum als Bezugsposition gewählt werden; so können auch ortsfeste Punkte im Raum als Bezugsposition gewählt werden, die im Vergleich zu den Segmenten radial weiter außen liegen. Dann ist die erfindungsgemäße Auswertung der gespeicherten Abstände im Hinblick darauf, ob sie im Laufe ihrer Einsatzdauer einen Schwellenwert überschreiten oder unterschreiten, umzukehren. Dies ist mit der Formulierung „oder umgekehrt“ gemeint.

Für die Druckfedereinheit wird bei der vorliegenden Erfindung unterstellt, dass sie keinem Verschleiß unterliegt.

Die vorliegende Erfindung sieht eine zumindest temporäre intelligente Auswertung der Abstände zwischen den Segmenten in einer Betriebsposition gegenüber einer ortsfesten Bezugsposition während ihrer Einsatzdauer vor, vorzugsweise beginnend mit dem Neuzustand bzw. einem vergleichbaren fehlerfreien Zustand nach einer Wartung. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung lässt auf Basis dieser gespeicherten Abstände eine genaue Aussage zum Verschleißbild der wesentlichen Verschleißteile des Haspeldoms zu. Der Anwender des Haspeldoms kann mit der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einen schleichenden Verschleiß auch von internen Bauteilen des Haspeldoms recht genau erkennen und damit einen gezielten Wechsel oder eine gezielte Wartung des Haspeldorn in einem ohnehin anstehenden Stillstand des Haspeldoms einplanen, ohne die Anlage untermäßig außer Betrieb nehmen zu müssen.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der ersten Betriebsposition um eine vorgespreizte Anwickelposition des Segmentes ohne angewickeltes Band. Wenn im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung beim Anfahren der Anwickelposition eine zunehmende Vergrößerung des Abstandes des Segmentes in der Anwickelposition gegenüber der ortsfesten Bezugsposition festgestellt wird, dann wird erfindungsgemäß auf den Verschleißzustand in Form einer unerwünschten Längung der Laschung und/oder einer Ausschlagung von Gelenkbohrungen an den Laschen und/oder einen Verschleiß am Befestigungsbolzen, mit dem die Laschen an der Steuerstange angelenkt sind, rückgeschlossen. Das gilt insbesondere dann, wenn die gespeicherten Abstände den vorgegebenen oberen Schwellenwert überschreiten, oder umgekehrt.

Gemäß einem zweiten alternativen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der zweiten Betriebsposition um eine Wickelposition des Segmentes, in der bereits mindestens eine Windung, vorzugsweise eine Mehrzahl von Windungen des Bandes auf das Segment und den Haspeldorn aufgewickelt sind. Wenn für diese Betriebsposition im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung eine zunehmende Verkleinerung des Abstandes des Segmentes gegenüber der radial weiter innen liegenden ortsfesten Bezugsposition festgestellt wird, sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass auf den Verschleißzustand in Form eines unerwünschten Abriebs an der Oberfläche der Rampe an der Außenseite der Steuerstange und/oder an der Unterseite des Gehäuses der Druckfedereinheit rückgeschlossen wird. Das gilt insbesondere dann, wenn die über die Einsatzdauer gespeicherten Abstände den vorgegebenen unteren Schwellenwert unterschreiten. Die Begriffe „Anwickelposition“ für die erste Betriebsposition und „Wickelposition“ für die zweite Betriebsposition sind grundsätzlich voneinander zu unterscheiden. Die Anwickelposition bezeichnet im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Position, in der die Segmente gegenüber ihrer kollabierten Position in radialer Richtung leicht ausgefahren sind und in der ein Anwickeln des Bandes auf dem Haspeldom bzw. auf den Segmenten des Haspeldoms beginnt. Anwickeln bedeutet, dass zunächst nur einige wenige Windungen, nicht jedoch schon das Band in seiner vollen Länge auf den Haspeldom aufgewickelt wird/ist. Bei dem Anwickeln von typischerweise 1-7 Wicklungen des Bandes auf dem Haspeldom, übt das angewickelte Band aufgrund von zunehmendem Bandzug eine radiale Kompressionskraft auf die Druckfedereinheit des Haspeldoms aus, entgegen der radial nach außen wirkenden Federdruckkraft der Druckfedereinheit. Im Ergebnis führt dies dazu, dass das mindestens eine Segment in eine gegenüber der Anwickelposition radial weiter innen liegende Kompressionsposition verlagert wird.

Um für eine nachfolgende Fortsetzung des Aufwickelvorganges des Bandes genügend Haftreibung zwischen den Segmenten und der innersten Lage des aufgewickelten Bandes zu haben, wird das Segment dann vor der Fortsetzung des Aufwickelvorganges aus der Kompressionsposition radial weiter nach außen in eine Wickelposition verfahren, in der mit dem Bewickeln des Haspeldoms mit dem Band fortgefahren wird. Die Wickelposition kann in radialer Richtung mit der Anwickelposition übereinstimmen; die Wickelposition kann jedoch gegenüber der Anwickelposition auch radial weiter innen oder weiter außen liegen. Dies richtet sich danach, mit welcher vorgegebenen Kraft die Segmente gegen die Windung des aufzuwickelnden Bandes gedrückt werden soll.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Betriebsposition um die Austrageposition des Segmentes an dem Haspeldom. Das bedeutet: Das Segment ist entgegen der Federkraft der Druckfedereinheit auf einen Außendurchmesser eingefahren, der kleiner ist als der Durchmesser des Auges eines zuvor auf dem Haspeldom aufgewickelten Coils. In dieser Austrageposition ist deshalb ein Austragen eines zuvor fertig aufgewickelten Coils von dem Haspeldom möglich. Der Außendurchmesser der Segmente in der Austrageposition ist aber typischerweise größer als in kollabiertem Zustand, in dem Segmente so weit wie möglich zusammengefahren sind und der Außendurchmesser minimal ist.

Zu Beginn eines Beobachtungszeitraums ist der Abstand des Segmentes in der Austrageposition gegenüber einer radial weiter innenliegenden Bezugsposition noch minimal. Aufgrund einer unerwünschten Längung der Laschen und/oder einer unerwünschten Ausschlagung der Gelenkbohrungen an der Lasche und/oder eines Verschleißes des Befestigungsbolzens, mit dem die Lasche an der Steuerstange angelenkt ist, wird dieser Abstand mit zunehmender Einsatzdauer des Haspeldoms immer größer. Wenn die gespeicherten Abstände im Laufe der Zeit einen vorgegebenen oberen Schwellenwert überschreiten, dann ist dies im Sinne der Erfindung ein Indiz dafür, dass zumindest die Laschen die besagten Verschleißerscheinungen aufweisen können und deshalb gewechselt werden sollten.

Gemäß einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es sinnvoll, dass mindestens eine, vorzugsweise jedoch alle der Betriebspositionen im elastischen linearen Federbereich der Druckfedereinheit liegen. Dies ist Voraussetzung dafür, dass die Betriebspositionen während der Einsatzdauer des Haspeldoms immer wieder reversibel angesteuert werden können und dass die im Laufe der Einsatzdauer gemessenen Abstände zwischen einer angefahrenen Betriebsposition und der ortsfesten Bezugsposition objektiv miteinander verglichen werden. Würden die Betriebspositionen im nicht-linearen Federbereich der Druckfedereinheit liegen, so lägen sie im Bereich einer plastischen Verformung der Druckfedereinheit; eine objektive Auswertung der Abstände wäre dann nicht mehr möglich. Vorteilhafterweise dient das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur zum Erkennen von eventuellen Verschleißzuständen von internen Bauteilen des Haspeldorns, sondern auch zum Veranlassen einer entsprechenden Wartung, möglichst frühzeitig, bevor es zu einem Ausfall einzelner Bauteile oder zu unerwünschten Einbußen an der Qualität des aufzuwickelnden Bandes kommt.

Moderne Haspelvorrichtungen sind für den Einsatz im rauen Betriebsalltag in einem Walzwerk konzipiert; dementsprechend treten Verschleißzustände typischerweise nicht bereits kurz nach einer Inbetriebnahme, sondern erst nach einer längeren, typischerweise mehrwöchigen oder mehrmonatigen Einsatzdauer des Haspeldoms auf. Es ist deshalb sinnvoll, die erfindungsgemäß erfassten und gespeicherten Abstände zwischen einer Betriebsposition und einer ortsfesten Bezugsposition nur in größeren zeitlichen Abständen, vorzugsweise im Abstand mehrerer Monate, miteinander zu vergleichen. Dem steht nicht entgegen, dass die Abstände zwischen den Betriebspositionen und den Bezugspositionen auch in kürzeren zeitlichen Abständen, vorzugsweise auch kontinuierlich während der Einsatzdauer des Haspeldoms erfasst werden können.

Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein Computerprogrammprodukt gemäß Patentanspruch 9 sowie einer Haspelvorrichtung gemäß Anspruch 10 gelöst. Die Vorteile dieser Lösungen entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruchte Verfahren genannten Vorteilen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Beschreibung sind insgesamt 11 Figuren beigefügt, wobei

Fig. 1 eine Haspelvorrichtung; Fig. 2 eine Druckfedereinheit mit ihrer Kennlinie;

Fig. 3 ein Längsschnitt durch einen Haspeldom mit den Segmenten in einer ersten Betriebsposition ohne Verschleiß;

Fig. 4 die Längsschnittdarstellung gemäß Fig. 3 mit den ausgefahrenen Segmenten in der ersten Betriebsposition bei vorhandenem Verschleiß;

Fig. 5 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Veränderung der Abstände A1 während der Einsatzdauer;

Fig. 6 ein Längsschnitt durch den Haspeldorn mit den Segmenten in einer zweiten Betriebsposition ohne Verschleiß;

Fig. 7 die Längsschnittdarstellung gemäß Fig. 6 mit den Segmenten in der zweiten Betriebsposition bei vorhandenem Verschleiß;

Fig. 8 ein Diagramm zur Veranschaulichung der zeitlichen Veränderung der Abstände A2 während der Einsatzdauer des Haspeldoms;

Fig. 9 eine Längsschnittdarstellung des Haspeldom mit den Segmenten in einer dritten Betriebsposition ohne Verschleiß;

Fig. 10 die Längsschnittdarstellung gemäß Fig. 9 bei vorhandenem Verschleiß; und

Fig. 11 die Veränderung des Abstandes A3 während der Einsatzdauer des Haspeldom, zeigt. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Fig. 1 zeigt eine Haspelvorrichtung 100. Sie weist einen Haspeldom 120 auf zum Aufwickeln eines Bandes, insbesondere eines Metallbandes. Der Haspeldom 120 wird drehangetrieben von einer Drehantriebseinrichtung 130. Die Drehantriebseinrichtung 130 wird angesteuert von einer Steuereinrichtung 140. Der Haspeldom selbst weist eine Steuerstange 122 auf, die mit Hilfe eines Druck- /Schubantriebs 110 innerhalb des Haspeldoms 120 axial verschiebbar ist. Der Druck-ZSchubantrieb 110 wird ebenfalls von der Steuereinrichtung 140 angesteuert. Der Haspeldom 120 weist einen an seiner Peripherie mindestens ein, typischerweise jedoch eine Mehrzahl von radial spreizbaren Segmenten 124 auf, die über den Umfang des Haspeldoms 120 verteilt angeordnet sind. Die Segmente 124 sind typischerweise über mindestens zwei Laschen 125, 126 gelenkig an die Steuerstange 122 angelenkt. Auf diese Weise können die Segmente 124 in verschiedene Betriebspositionen radial ausgefahren und auch wieder eingefahren werden, je nach axialer Verschiebeposition der Steuerstange 122. Die Segmente 124 werden jeweils mit Hilfe von mindestens einer Druckfedereinheit zwischen dem Segment und der Steuerstange unter einer radialen Vorspannung FD gehalten. Die Druckfedereinheiten 150 sind in der Haspelvorrichtung 100 mit Hilfe von Führungen 128, siehe Fig. 3, in radialer Richtung geführt. Bei einem Ausfahren bzw. Einfahren des Segmentes in radialer Richtung werden die Druckfedereinheiten 150 ebenfalls in radialer Richtung bewegt. Dies erfolgt, indem sie mit den schrägen Unterseiten ihrer Gehäuse auf einer Rampe 123 der Steuerstange 122 entlang gleiten, wenn die Steuerstange in axialer Richtung verschoben wird.

Fig. 2 zeigt die Druckfedereinheit 150, die das Segment 124 unter der radialen Vorspannung FD hält. Für die vorliegende Erfindung wird davon ausgegangen, dass die Druckfedereinheit 150 verschleißfrei in ihrem elastischen Arbeitsbereich betrieben wird. Die von der Druckfedereinheit 150 ausgeübte Druckkraft FD ist linear abhängig von ihrem Federweg.

Die linear ansteigende Kennlinie in Fig. 2 zeigt die radiale Bewegung der Oberfläche des Gehäuses 153 in Abhängigkeit vom Spreizhub der Steuerstange 122 mit deren Rampe 123. Die gleichzeitig stattfindende radiale Bewegung der unbelasteten (d.h. kein Band ist aufgewickelt) Segmente 124 zeigt die darüber liegende gekrümmte Kurve. Der nichtlineare Verlauf hängt damit zusammen, dass die Laschen 125, 126 beim radialen Spreizen eine Rotationsbewegung um deren Lagerpunkt vollziehen. Die Feder in der Druckfedereinheit 150 gleicht die Diskrepanz zwischen Linearbewegung und Rotationbewegung mit dem Federweg aus. Dadurch ist das Segment 124 in unbelastetem Zustand immer radial nach außen gespannt

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch den Haspeldom 120 im Detail. Zu erkennen ist die Druckfedereinheit 150, die mit der von ihr ausgeübten Druckkraft FD von unten gegen das Segment 124 drückt und das Segment auf diese Weise unter einer radialen Vorspannung hält. Die Druckfedereinheit 150 ist in radialer Richtung R geführt und gleitet mit der schrägen Unterseite ihres Gehäuses 153 auf einer Rampe 123 der Steuerstange 122. Wenn die Steuerstange 122 in axialer Richtung L verschoben wird, kommt es zu der besagten Gleitbewegung und die Druckfedereinheit 150 wird auf diese Weise in radialer Richtung bewegt. Weil die Druckfedereinheit 150 das Segment 124 unter der besagten Vorspannung hält, wird bei einer axialen Verschiebung der Steuerstange 122 nicht nur die Druckfedereinheit 150, sondern auch das Segment 124 radial verschoben bzw. positioniert. Konkret kann das Segment 124 auf diese Weise in verschiedene radiale Betriebspositionen verschoben bzw. positioniert werden. Damit die besagte Vorspannung an dem Segment 124 aufgebaut werden kann, wird dieses entgegen der Druckkraft FD der Druckfedereinheit 150 mit Hilfe von zwei Laschen 125, 126 in seiner radialen Bewegungsfreiheit begrenzt. Die Laschen 125, 126 sind jeweils mit ihrem einen unteren Ende über Befestigungsbolzen 121 an dem Haspeldorn 120, insbesondere der Steuerstange 122, gelenkig gelagert und sie weisen an ihrem gegenüberliegenden oberen Ende jeweils ein Langloch auf, in dem das Segment 124 gelenkig gelagert ist.

Wie in Fig. 6 weiter zu erkennen ist, bildet die Oberfläche bzw. Oberseite des Gehäuses 153 der Druckfedereinheit 150 einen oberen bzw. inneren Anschlag für die Kompression der Druckfedereinheit. D.h. bei maximaler Kompression liegt das Segment 124 auf der Oberfläche des Gehäuses 153 der Druckfedereinheit 150 auf.

Ein Abstandssensor 160 ist vorgesehen zum Erfassen des Abstandes des Segmentes 124 in einer ersten Betriebsposition P1 , in einer zweiten Betriebsposition P2 oder einer dritten Betriebsposition P3 jeweils gegenüber einer ortsfesten Betriebsposition PO. Diese ortsfeste Betriebsposition PO ist in Fig. 3 beispielsweise in Form der Oberkante der radialen Führung 128 gewählt. Grundsätzlich eignet sich als Bezugsposition jedoch auch jede andere Position im Raum, die ortsfest gegenüber der Relativbewegung des Segmentes 124 ist.

In der unteren Hälfte von Fig. 3 ist eine Messkette für das von dem Abstandssensor 160 erfasste Messignal dargestellt, das den direkten oder indirekten radialen Abstand des Segmentes 124 in jeweils einer der Betriebspositionen repräsentiert. Die von dem Abstandssensor ermittelten Abstandswerte werden in einer Speichereinrichtung 170 gespeichert und in einer Auswerteeinrichtung 180 im Hinblick auf einen eventuell vorhandenen Verschleißzustand von einzelnen Komponenten des Haspeldorns ausgewertet. Im Falle eines erkannten Verschleißes erfolgt gegebenenfalls ein entsprechender Hinweis an eine Bedienperson der Haspelvorrichtung 100 bzw. an eine Meldezentrale, vorzugsweise verbunden mit einer Empfehlung zum Austausch der verschlissenen Komponenten des Haspeldorns 120. Die Ausgabe der Meldung ist in der Messkette durch das Bezugszeichen 190 symbolisiert. Der soeben unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebene konstruktive Aufbau der Haspelvorrichtung 100 und insbesondere des Haspeldorns 120 gilt für die Fig. 4, 6 und 7 sowie für die Fig. 9 und 10 gleichermaßen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb des beschriebenen Haspeldorns wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren für verschiedene Betriebspositionen näher erläutert. Dabei zeigen die Fig. 3, 6 und 9 jeweils den Haspeldom in verschleißfreiem Zustand, während die Fig. 4, 7 und 10 den Haspeldom mit Verschleiß zeigen.

Zum Erkennen eines Verschleißzustandes der Laschen 125, 126 sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass das Segment 124 im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung mehrfach in eine erste Betriebsposition P1 , auch Anfahrposition genannt, verfahren wird. Das radiale Verfahren erfolgt jeweils unter der Vorspannung, aufgebracht durch die Druckfedereinheit 150. In der Anfahrposition ist das Segment 124 gegenüber dem kollabierten Zustand des Haspeldoms in radialer Richtung ein Stück weit aufgefahren, konkret auf einen Abstand A1 gegenüber der ortsfesten Bezugsposition PO. Der radiale Abstand A1 wird im Laufe der Einsatzdauer zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelt und gespeichert. Die Gelenkbohrungen 127 in den Laschen 125, 126 unterliegen im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldoms aufgrund der wirkenden großen radialen Kräfte einem Verschleiß; d.h. diese Gelenkbohrungen 127 können „ausleiern“. Alternativ oder zusätzlich können auch die Laschen 125, 126 selbst einem Verschleiß unterliegen, in dem sie mit zunehmender Ausdauer eine plastische Längung erfahren. Auch können die Befestigungsbolzen 121 lokal verschleißen mit der Konsequenz, dass sich dann z. B. deren Durchmesser lokal verringert. Diese drei genannten Verschleißphänomene führen dazu, dass die gemessenen radialen Abstände A1 für die erste Betriebsposition P1 im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldoms 120 zunehmend größer werden. Die gespeicherten Abstände A1 werden deshalb gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren daraufhin ausgewertet, ob sie ab einem gewissen Zeitpunkt im Laufe der Einsatzdauer einen vorgegebenen oberen Schwellenwert S1 überschreiten. Wenn das Erreichen oder Überschreiten dieses ersten oberen Schwellenwertes S1 erkannt wird, sieht das erfindungsgemäße Verfahren ein indirektes Erkennen bzw. einen Rückschluss auf die besagten Verschleißzustände der Laschen 125, 126 oder der Befestigungsbolzen 121 vor.

Wie oben erwähnt, zeigt die Fig. 3 einen verschleißfreien bzw. verschleißarmen Zustand des Haspeldoms, bei dem der ermittelte Abstand A1 noch kleiner ist als der erste obere Schwellenwert S1. Demgegenüber zeigt Fig. 4 denselben Haspeldom 120 in einem Zustand, bei dem die Laschen 125, 126, deren Gelenkbohrungen 127 und/oder die Befestigungsbolzen 121 verschleißbehaftet sind. Der Verschleißzustand zeigt sich in Fig. 4 darin, dass der ermittelte Abstand A1 im Vergleich zur Fig. 3 größer ist und hier konkret bereits den oberen Schwellenwert S1 erreicht hat.

Fig. 5 veranschaulicht die zeitliche Entwicklung der Abstände A1 im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldoms 120. Zu erkennen ist, dass die gemessenen Abstände A1 zu einem frühen Zeitpunkt, zu dem die Laschen 125, 126 noch keinem oder nur einem geringen Verschleiß unterliegen, kleiner sind als zu einem späteren Zeitpunkt, zu dem die Laschen einem Verschleiß unterliegen. In Fig. 5 sind schematisch die ermittelten Abstände jeweils zu verschiedenen Zeitpunkten gezeigt, wobei jeder schwarze Punkt dem ermittelten Abstand zu einem bestimmten Zeitpunkt entspricht. Im Laufe der zeit bzw. im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldoms ist eine Verschiebung eines solchen Clusters an Messwerten hin zu größeren Abständen erkennbar. In der Praxis bietet es sich an, anstelle der Vielzahl von einzelnen Messwerten eventuell Mittelwerte der Abstände A1 in bestimmten Zeitfenstern zu ermitteln und diese auszuwerten.

Die Fig. 3, 4 und 5 veranschaulichen das erfindungsgemäße Verfahren, wie gesagt, für die erste Betriebsposition, d.h., die sogenannte Anfahrposition, wie oben im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert. Im Unterschied dazu betreffen die Fig. 6, 7 und 8 das erfindungsgemäße Verfahren in der sogenannten Wickelposition, wie ebenfalls oben im allgemeinen Teil der Beschreibung erläutert. In den Fig. 6 und 7 ist zu erkennen, dass in der zweiten Betriebsposition, d. h. der Wickelposition, die Druckfedereinheit 150 maximal komprimiert ist, d. h., das Segment 124 liegt auf der Oberkante des Gehäuses 153 der Druckfedereinheit 150 auf. Die radiale Kompressionskraft, die der Druckkraft FD der Druckfedereinheit 150 entgegenwirkt, wird durch den Bandzug der Vielzahl von Wicklungen des Bandes 20 erzeugt, die in der Wickelposition auf die Segmente 124 des Haspeldoms 120 aufgewickelt sind. Zugleich ist die Druckfedereinheit 150 in der Wickelposition in radialer Richtung auf den Abstand A2 gegenüber der ortsfesten Bezugsposition PO ausgefahren, um eine hinreichend feste Wicklung des Bandes 20 auf den Segmenten 124 zu gewährleisten. In verschleißfreiem Zustand, wie er in Fig. 6 dargestellt ist, ist der Abstand A2 größer als ein unterer Schwellenwert S2. Das radiale Ausfahren der Segmente 124 auf den Abstand A2 erfolgt durch axiales Verfahren der Steuerstange 122 nach links; die in radialer Richtung R durch die Führungen 128 geführte Druckfedereinheit 150 gleitet dann auf der Rampe 123 der Steuerstange 122 in radialer Richtung R nach oben.

Im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldorns 120 unterliegt die Gleitfläche 129 zwischen der schrägen Unterseite des Gehäuses 153 der Druckfedereinheit 150 und der Oberseite der Rampe 123 einem Verschleiß, wie in Fig. 7 dargestellt. Aufgrund des Verschleißes, d.h. in Folge von Abnutzung, ist die Gleitfläche 129 in Fig. 7 gegenüber dem verschleißfreien Zustand gemäß Fig. 6 abgesenkt. Deshalb erreicht die Druckfedereinheit 150 bei axialem Verfahren der Steuerstange 122 um den gleichen Betrag nicht mehr den gleichen radialen Abstand A2 wie ohne Verschleiß gemäß Fig. 6. Vielmehr sinkt der radiale Ausfahrzustand, repräsentiert durch den Abstand A2 des Segmentes 124 gegenüber der ortsfesten Bezugsposition PO im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldoms kontinuierlich, siehe Fig 8. Sobald der Verschleiß eine gewisse Größe erreicht hat, sinkt der radiale Abstand A2 auf den unteren Abstands-Schwellenwert S2 oder darunter. Wenn die Auswertung der radialen Abstände gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren diese Situation erkennt, wird auf das Vorliegen von einem starken Verschleiß der besagten Gleitflächen rückgeschlossen und es wird eine entsprechende Empfehlung zum Austausch der Steuerstange 122 und/oder des Gehäuses 153 ausgegeben.

Die Fig. 9 bis 11 betreffen schließlich eine dritte Betriebsposition für den Haspeldom, die sogenannte Austrageposition. Fig. 9 zeigt einen verschleißfreien Zustand; die Fig. 10 und 11 betreffen den Zustand mit Verschleiß. Nach dem Fertigwickeln des Bandes 20 zu einem Coil in der Wickelposition müssen die Segmente an dem Haspeldom ein Stück weit radial eingefahren werden, um das Coil von dem Haspeldom abziehen zu können. Diese Position der Segmente ist die besagte Austrageposition, in den Fig. 9 bis 11 repräsentiert durch den radialen Abstand A3 gegenüber der ortsfesten Bezugsposition PO. Auch der zu verschiedenen Zeitpunkten während der Einsatzdauer des Haspeldoms 120 erfasste Abstand A3 eignet sich zum indirekten Erkennen von einem Verschleißzustand der Laschen 125, 126, von deren Gelenkbohrungen 127 und/oder von den Befestigungsbolzen 121. Für den Übergang von der Wickelposition in die Austrageposition wird die Steuerstange 122 nach rechts verschoben, wodurch die Druckfedereinheit 150 auf der Rampe 123 gleitend auf den Abstand A3 abgesenkt wird. Im verschleißfreien Zustand der Laschen gemäß Fig. 9 liegt der radiale Abstand A3 bzw. die dritte Betriebsposition unterhalb eines vorbestimmten zweiten oberen Schwellenwertes S3. Wie aus den Fig. 10 und 11 erkennbar ist, vergrößert sich dieser radiale Abstand A3 im Laufe der Einsatzdauer des Haspeldoms 120 mit zunehmendem Verschleiß zunehmend. Ab einer gewissen Einsatzdauer erreicht der radiale Abstand A3 den oberen Schwellenwert S3. In diesem Fall erkennt das erfindungsgemäße Verfahren indirekt das Vorliegen des besagten Verschleißzustandes bei den Laschen 125, 126, bei deren Gelenkbohrungen 127 und/oder bei den Befestigungsbolzen 121 für die Laschen. Auch in diesem Fall wird der besagte Verschleißzustand gemeldet und ein Austausch der Laschen empfohlen.

Bezugszeichenliste

20 Band, insbesondere Metallband

100 Haspelvorrichtung

110 Druck-ZSchubantrieb für Steuerstange

120 Haspeldom

121 Befestigungsbolzen für Lasche

122 Steuerstange

123 Rampe

124 Segment

125, 126 Lasche

127 Gelenkbohrung in der Lasche

128 radiale Führung für Druckfedereinheit

129 Gleitfläche zwischen Druckfedereinheit und Rampe

130 Drehantriebseinrichtung

140 Steuereinrichtung

150 Druckfedereinheit

153 Gehäuse

160 Abstandssensor

170 Speichereinrichtung

180 Auswerteeinrichtung

190 Ausgabe Meldung

A1 radialer Abstand

A2 radialer Abstand

A3 radialer Abstand

FD radiale Druckkraft, radiale Vorspannung

L axiale Richtung

PO ortsfeste Bezugsposition

P1 1. Betriebsposition (= Anwickelposition) P2 2. Betriebsposition (= Wickelposition)

P3 3. Betriebsposition (= Austrageposition)

R radiale Richtung

S1 oberer Abstands-Schwellenwert für Anwickelposition S2 unterer Abstands-Schwellenwert für Wickelposition

S3 oberer Abstands-Schwellenwert für Austrageposition

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betreiben einer Haspelvorrichtung (100), wobei die Haspelvorrichtung einen Haspeldom (120) aufweist zum Aufwickeln eines Bandes (20), insbesondere eines Metallbandes, wobei der Haspeldom (120) an seinen Umfang verteilt mindestens ein Segment (124) aufweist, das über mindestens zwei Laschen (125, 126) an eine in dem Haspeldom (120) axial verschiebbare Steuerstange (122) angelenkt ist zum radialen Verfahren des Segmentes (124) in mindestens eine vorbestimmte Betriebsposition (P1 , P2, P3), und wobei der Haspeldom (120) mindestens eine Druckfedereinheit (150) aufweist zum Halten des Segmentes (124) unter einer radialen Vorspannung (FD); aufweisend folgende Schritte: a) mehrfaches Verfahren des Segmentes (124) im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung (100) in die Betriebsposition (P1 , P2, P3), jeweils unter der Vorspannung (FD), wobei die Laschen (125, 126) und/oder die Steuerstange (122) einem Verschleiß unterliegen; gekennzeichnet durch b) Direktes oder indirektes Ermitteln und Speichern des radialen Abstandes (A1 , A2, A3) des Segments (124) in der Betriebsposition gegenüber einer ortsfesten Bezugsposition (PO) zu verschiedenen Zeitpunkten während der Einsatzdauer; c) Auswerten der zu den verschiedenen Zeitpunkten gespeicherten Abstände (A1 , A2, A3) im Hinblick darauf, ob sie im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung (100) einen vorgegebenen oberen Schwellenwert (S1 , S3) überschreiten oder einen vorgegebenen unteren Schwellenwert (S2) unterschreiten; und d) Indirektes Erkennen eines Verschleißzustandes der Haspelvorrichtung (100), wenn die erfassten radialen Abstände (A1 , A2, A3) ab einem der Zeitpunkte den oberen Schwellenwert (S1 , S3) überschreiten oder den unteren Schwellenwert (S2) unterschreiten. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei einer ersten Betriebsposition (P1 ) um eine vorgespreizte Anwickelposition des Segmentes (124) ohne angewickeltes Band (20) handelt; dass in Schritt c) im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung (100) eine zunehmende Vergrößerung des Abstandes (A1 ) festgestellt wird; und dass in Schritt d) der Verschleißzustand in Form einer unerwünschten Längung der Laschen (125, 126), einer Ausschlagung von Gelenkbohrungen (127) an den Laschen und/oder von deren Befestigungsbolzen (121 ) indirekt erkannt wird, wenn die gespeicherten Abstände (A1 ) den vorgegebenen oberen Schwellenwert (S1 ) überschreiten, oder umgekehrt. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (122) an ihrem Umfang mindestens eine Rampe (123) aufweist; dass die Druckfedereinheit (150) ein Gehäuse (153) mit einer schrägen Unterseite aufweist; und dass das Gehäuse der Druckfedereinheit (150) mit seiner schrägen Unterseite auf der Rampe (123) entlanggleitet, wenn das Segment (124) bei einer axialen Bewegung der Steuerstange radial verfahren wird; dass es sich bei einer zweiten Betriebsposition (P2) um eine Wickelposition des Segmentes (124) handelt, in der eine Mehrzahl von Windungen des Bandes (20) auf das Segment und den Haspeldom (120) aufgewickelt sind; dass in Schritt c) im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung (100) eine zunehmende Verkleinerung des Abstandes (A2) festgestellt wird; und dass in Schritt d) der Verschleißzustand in Form eines unerwünschten Abriebs an der Oberfläche der Rampe (123) und/oder an der Unterseite des Gehäuses (153) der Druckfedereinheit (150) indirekt erkannt wird, wenn die gespeicherten Abstände den vorgegebenen unteren Schwellenwert (S2) unterschreiten.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang von einer Anwickelposition (P1 ) in die Wickelposition (P2) folgende Schritte umfasst:

- Anwickeln des Bandes (20) mit 1-7 Wicklungen auf dem Haspeldorn (120) mit dem Segment (124) in der Anwickelposition (P1 ) , wodurch eine radiale Kompressionskraft auf die Druckfedereinheit (150) ausgeübt und das Segment (124) in eine Kompressionsposition bewegt wird; und

- wieder Auffahren des Segmentes entgegen der Kompressionskraft aus der Kompressionsposition in die Wickelposition zum weiteren Bewickeln des Haspeldorns mit dem Band (20) zu einem Coil.

5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei einer dritten Betriebsposition (P3) um die Austrageposition des Segmentes von dem Haspeldorn handelt; dass in Schritt c) im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung (100) eine zunehmende Vergrößerung des Abstandes (A3) des Segmentes (124) gegenüber der radial weiter innenliegenden Bezugsposition (PO) festgestellt wird, oder umgekehrt; und dass in Schritt d) der Verschleißzustand in Form einer unerwünschten Längung der Laschen (125, 126), einer Ausschlagung von Gelenkbohrungen (127) an den Laschen und/oder von deren Befestigungsbolzen (121 ) indirekt erkannt wird, wenn die gespeicherten Abstände (A3) den vorgegebenen oberen Schwellenwert (S3) überschreiten, oder umgekehrt.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die oberen und unteren Schwellenwerte (S1 , S2, S3) sowie mindestens eine, vorzugsweise alle der Betriebspositionen (P1 , P2, P3) jeweils im elastischen Federbereich der Druckfedereinheit (150) liegen.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt e) eine Wartung des Haspeldorns (120) veranlasst wird, wenn in Schritt d) ein Verschleißzustand indirekt erkannt wird.

8. Verfahren nach einem der vorgegangenen Ansprüche, dass das Verfahren des Segmentes (124) in die Betriebsposition und das Ermitteln und Speichern des radialen Abstandes (A1 , A2, A3) des Segments (124) in der Betriebsposition mehrfach täglich, mehrfach monatlich oder mehrfach jährlich, vorzugsweise kontinuierlich erfolgt; und dass das Auswerten der gespeicherten Abstände (A1 , A2, A3) mit gleicher oder geringerer Häufigkeit wie das Speichern der Abstände erfolgt.

9. Computerprogrammprodukt, das in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Schritte gemäß dem Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgeführt werden, wenn das Produkt auf einem Computer abläuft.

10. Haspelvorrichtung (100) mit einem Haspeldom (120) zum Aufwickeln eines Bandes, insbesondere eines Metallbandes, mit einer Drehantriebseinrichtung (130) zum Drehantreiben des Haspeldoms (120) für einen Haspelbetrieb der Haspelvorrichtung (100), mit einem Druck-/ Schubantrieb (110) zum axialen Verschieben einer Steuerstange (122) in dem Haspeldorn (120) und mit einer Steuereinrichtung (140) zum Ansteuern der Drehantriebseinrichtung (130) und des Druck-/ Schubantriebs; wobei der Haspeldom aufweist: die Steuerstange (122); mindestens ein radial spreizbares Segment (124) am Umfang des Haspeldoms (120), wobei das Segment über mindestens zwei Laschen (125, 126) an die Steuerstange (122) angelenkt ist zum radialen Aus- und Einfahren des Segmentes (124) in mindestens eine Betriebsposition nach Maßgabe einer jeweiligen axialen Verschiebeposition der Steuerstange (122); mindestens eine zwischen dem Segment (124) und der Steuerstange (122) angeordnete Druckfedereinheit (150) zum Halten des Segmentes (124) unter einer radialen Vorspannung; gekennzeichnet durch mindestens einen Abstandsensor (160) zum mehrfachen direkten oder indirekten Ermitteln des radialen Abstandes (A1 , A2, A3) des Segments (124) in der mindestens einer Betriebsposition (P1 , P2, P3)) gegenüber einer ortsfesten Bezugsposition (PO) ; eine Speichereinrichtung (170) und eine Auswerteeinrichtung (180) zum Speichern und Auswerten einer Vielzahl der erfassten Abstände (A1 , A2, A3) im Hinblick auf deren Veränderung im Laufe der Einsatzdauer der Haspelvorrichtung (100) und konkret daraufhin, ob die erfassten radialen Abstände (A1 , A2, A3) im Laufe der Zeit einen vorgegebenen oberen Schwellenwert (S1 , S3) überschreiten oder einen vorgegebenen unteren Schwellenwert (S2) unterschreiten. Haspelvorrichtung (100) nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen inneren Anschlag für die Kompression der Druckfedereinheit (150) beim Anwickeln des Bandes, wobei der Anschlag beispielsweise gebildet ist durch die Oberkante eines Gehäuses (153), welches die Druckfedereinheit (150) in nicht-komprimiertem Zustand teilweise umgibt. Haspelvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Bezugsposition (PO) beispielsweise gebildet ist durch die

Oberkante einer Führung (128), in der die Druckfedereinheit (150) radial geführt ist. Haspelvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (140) der Haspelvorrichtung (100) ausgebildet ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 8.