WO2006007920A1 - Verfahren und vorrichtung zur reduzierung der haftreibung zwischen haspel und coil - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur reduzierung der haftreibung zwischen haspel und coil Download PDF

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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

Definitions

  • the prior art shows examples of solving the self-locking effect of expansion elements by inducing vibrations.
  • the foreign document DE 21 63 976 A1 shows a method for reducing the friction between a thread and thread guide parts of textile machines.
  • the thread has been tangentially wound onto a drum and withdrawn axially from the drum by a brake ring, which consists of a drum surrounding the drum at a distance base ring and extending from this to Spei ⁇ drum surface elastically, individually distributed over the base ring circumference with intermediate intervals Fingers which extend inwardly from the base ring along an imaginary conical surface and, in the sense of the relative circulation of the thread around the drum, are arranged so as to overlap one another in the circumferential direction and are aligned with their free ends. ner shoulder of the drum are supported, so that vibrations are generated in the thread when sliding over the fingers.
  • the document JP 60244764 A discloses a device for inserting and holding an empty bobbin between a carrier and a handle.
  • the handle of the carrier is pushed down by a drive to bring the empty spool into contact with a friction roller.
  • a vibration generated in this case is determined by a vibration detector, the detector being arranged on the carrier arm.
  • the vibration detector is connected to a vibration-shape comparator in order to compare the amplitude at time A and B with a predetermined reference amplitude. In this way, it can be determined whether or not the empty spool is fixedly installed on the support arm.
  • the document DE 2 223 195 A1 describes a method and a device for the non-thermal release of mechanical connections.
  • one of the connected parts is subjected to mechanical vibrations in the frequency range of the ultrasound until the connection is released.
  • It is a Traumspann ⁇ device for clamping at least one of a plate to be solved element provided.
  • the jig is firmly seated on a cone-shaped mandrel whose other end for vibration transmission is fixedly connected to an amplitude-controllable mechanical transmitter operating in the frequency range of the ultrasound.
  • the object of the invention is to provide a method and a device which are suitable for relieving the reel mandrel, which is hydraulically tensioned by internal wedge surfaces, during reeling of cold rolled strip to such an extent that the clamping segments return to the initial position slip back and thus loosen or cancel the Dishemmungsef ⁇ effect and virtually trouble-free removal of the coils from the mandrel under comparatively straightforward and inexpensive means er ⁇ possible.
  • the method according to the invention provides that the self-locking effect of the expansion elements is at least partially or completely canceled by applying longitudinal vibrations acting in the axial direction.
  • the device according to the invention provides that a vibrator is attached to the end face of the hutch mandrel.
  • the vibrator is supplied via a rotary feeder or a quick-closing coupling to the excitation compressed air.
  • a pneumatic turbine vibrator or a pneumatic impact vibrator can be used as vibrators.
  • FIG. 1 shows in the diagram the course of friction forces with and without vibration, the progression of weight forces as a function of the tensile forces, and the course of vibration forces in relation to the adhesive or sliding forces that occur therewith.
  • FIG. 2 shows a coiler mandrel in the section of a median plane with the vibrator placed on the end.
  • 3 shows in section a rotary feeder for compressed air for driving the vibrator V which is mounted in the longitudinal direction.
  • the curve A static friction
  • the traction only increases by 30 N.
  • FIG. 2 shows a coiler mandrel 1 in the half-open state. It shows on each side a number of four wedge surfaces S in the present case, which cause a self-locking effect when the dome moves axially.
  • a vibrator V is mounted on the front side 2 of the coiler mandrel 1.
  • a pneumatic impact vibrator 1 is preferably ver ⁇ used. Whose vibration sets the friction between the wedge surfaces S of the spreading so far down that the coiler mandrel 1 is released from the wrap of the coiled band and the spreading collapse irrespective of their lubrication state and release the coil.
  • the vibrator V shown in section in Figure 3 has a housing 1 'with a terminal flange 9, with which it is fixedly connected to the reel shaft 4 of the reel mandrel 1 by means of a screw connection.
  • it is a pneumatic impact vibrator for generating longitudinal impact pulses. Its function is similar to that of a so-called compressed air hammer, whereby a tool loosely guided in the housing, such as a hammer, is rocked back and forth by exposure to air.
  • the vibrator comprises a flying piston 2 with intersecting edges for interaction.
  • the interior of the vibrator 1 is closed with the lid 3. At this there is a valve assembly 5, 6, 7, which can be opened or closed in order to initiate the impact work of the impactor 2.
  • Compressed air flows from the supply channel 8 through the body of the vibrator 1 and escapes after excitement of the impactor 2, as indicated in the drawing, through an opening of the valve 6 in the free atmosphere.
  • the inventive method and the corresponding device solve in an ideal way the task.

Landscapes

  • Winding, Rewinding, Material Storage Devices (AREA)
  • Winding Of Webs (AREA)
  • Straightening Metal Sheet-Like Bodies (AREA)
  • Winding Filamentary Materials (AREA)
  • Replacing, Conveying, And Pick-Finding For Filamentary Materials (AREA)
  • Magnetic Treatment Devices (AREA)
  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
  • Folding Of Thin Sheet-Like Materials, Special Discharging Devices, And Others (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entlastung eines mittels innen liegender Keilflächen (S) von Spreizelementen hydraulisch durch Selbsthemmungseffekt ver­spannten Haspeldorns (1). Ein problemloses Abziehen des Coils vom Haspeldorn wird dadurch erreicht, dass der Selbsthemmungseffekt der Spreizelemente durch Aufbringen von in Achsrichtung wirkenden longitudalen Schwingungen mittels eines Vibrators (V) mindestens teilweise oder vollständig aufgehoben wird. Die Erfindung betrifft auch eine entsprechend ausgebildete Vorrichtung.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Reduzierung der Haftreibung zwischen Haspel und Coil
In vielen Bereichen des Anlagebaus treten aufgrund von unerwünschter Haft¬ reibung Negativeffekte auf, die oftmals nur mit großem technischen Aufwand kompensiert werden können.
Beispielsweise wird beim Haspeln von Kaltband der Haspeldorn durch innen liegende Keilflächen hydraulisch verspannt. Nach dem Haspeln sollen durch den Umschlingungsdruck des gecoilten Bandes die Spannsegmente wieder in die Ausgangslage zurückrutschen und damit den Haspeldorn freigeben. Weil jedoch die Neigung der Keilflächen in der Nähe des Haftreibungswinkels liegen, kommt es häufig vor, dass durch ungenügende Schmierung die Segmente nicht kollabieren und das Coil daher nicht frei geben.
Der Stand der Technik zeigt Beispiele, den Selbsthemmungseffekt von Spreiz- elementen durch Induzierung von Schwingungen zu lösen.
So zeigt das artfremde Dokument DE 21 63 976 A1 ein Verfahren zum Verrin¬ gern der Reibung zwischen einem Faden und Fadenführungsteilen von Textil¬ maschinen. Dabei hat man den Faden tangential auf eine Trommel aufgewickelt und axial von der Trommel durch einen Bremsring abgezogen, der aus einem die Trommel im Abstand umgebenden Basisring und sich von diesem zur Spei¬ chertrommeloberfläche erstreckenden, elastischen, einzeln über den Basisring- umfang mit Zwischenabständen verteilten Fingern besteht, die sich vom Basis¬ ring aus entlang einer gedachten Kegelfläche nach Innen erstrecken und im Sinne des relativen Umlaufs des Fadens um die Trommel sich in Umfangsrich- tung überdeckend geneigt angeordnet sind und mit ihren freien Enden auf ei- ner Schulter der Trommel abgestützt sind, so dass im Faden beim Übergleiten der Finger Vibrationen erzeugt werden.
Das Dokument JP 60244764 A offenbart eine Vorrichtung zum Einlegen und Halten eines leeren Spulenkörpers zwischen einem Träger und einem Griff. Der Griff des Trägers wird durch einen Antrieb abwärts gedrückt, um die leere Spule mit einer Friktionsrolle in Kontakt zu bringen. Eine dabei erzeugte Schwingung wird durch einen Schwingungsdetektor ermittelt, wobei der Detektor am Träger¬ arm angeordnet ist. Dabei steht der Schwingungsdetektor mit einem Schwin¬ gungs-Form-Vergleicher in Verbindung, um die Amplitude zur Zeit A und B mit einer vorgegebenen Referenzamplitude zu vergleichen. Auf diese Weise kann ermittelt werden, ob die leere Spule auf dem Trägerarm fest installiert ist, oder nicht.
Das Dokument DE 2 223 195 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum nichtthermischen Lösen mechanischer Verbindungen. Hierzu wird eines der verbundenen Teile bis zum Lösen der Verbindung mechanischen Schwin¬ gungen im Frequenzbereich des Ultraschalls ausgesetzt. Es ist eine Aufspann¬ vorrichtung zum Aufspannen mindestens eines von einer Platte zu lösenden Elementes vorgesehen. Die Aufspannvorrichtung sitzt fest auf einem konusför- migen Dorn, dessen anderes Ende zur Vibrationsübertragung fest mit einem Amplituden steuerbaren, im Frequenzbereich des Ultraschalls arbeitenden me¬ chanischen Geber verbunden ist.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf- gäbe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die geeignet sind, beim Haspeln von Kaltband den durch innenliegende Keilflächen hydrau¬ lisch verspannten Haspeldorn soweit zu entlasten, dass die Spannsegmente wieder in die Ausgangslage zurück rutschen und damit den Selbsthemmungsef¬ fekt lockern bzw. aufheben und ein praktisch problemloses Abziehen der Coils vom Dorn unter vergleichsweise unkomplizierter und preisgünstiger Mittel er¬ möglichen. Zur Lösung der Aufgabe sieht das Verfahren nach der Erfindung vor, dass der Selbsthemmungseffekt der Spreizelemente durch Aufbringen von in Achsrich¬ tung wirkenden longitudinalen Schwingungen mindestens teilweise oder voll¬ ständig aufgehoben wird.
Die Vorrichtung nach der Erfindung sieht vor, dass an der Stirnseite des Has- peldorns ein Vibrator angebracht ist. Zweckmäßig wird dem Vibrator über eine Drehzuführung oder eine Schnell-Schluss-Kupplung zu dessen Anregung Druckluft zugeführt. Als Vibratoren können ein Pneumatik-Turbinen-Vibrator oder ein Pneumatik-Schlag-Vibrator zum Einsatz kommen.
Durch diese Vibration wird aus der Haftreibung zwischen den Keilflächen der Spreizelemente Gleitreibung mit einem deutlich geringerem Reibkoeffizienten, so dass der Haspeldorn vom Umschlingungsdruck des gecoilten Bandes frei- gegeben wird und die Spreizelemente unbeachtlich des Schmierungszustandes kollabieren und das Coil freigeben.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ausfüh¬ rungsbeispieles einer zu seiner Durchführung geeigneten Vorrichtung beschrie- ben.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 Im Diagramm den Verlauf von Reibkräften mit und ohne Vibra¬ tion, den Verlauf von Gewichtskräften in Abhängigkeit von den Zugkräften sowie den Verlauf von Vibrationskräften im Verhält¬ nis zu den damit verlaufenden Haft- bzw. Gleitkräften.
Figur 2 Einen Haspeldorn im Schnitt einer Mittelebene mit dem am En¬ de aufgesetzten Vibrator. Figur 3 im Schnitt eine Drehzuführung für Druckluft zum Antrieb des in longitudinaler Richtung angesetzten Vibrators V.
Nach Figur 1 ergibt sich eine Zugkraft von 140 N gemäß der Kurve A infolge Haftreibung und bei Gleitreibung eine Zugkraft von 100 N gemäß der Kurve B. Die entsprechenden Zugkräfte C reduzieren sich von 140 N bzw. von 100 N auf maximal 50 N bei Vibration. In allen Fällen ist eine Gewichtskraft Fg von 425 N vorgegeben worden.
Entsprechend Figur 1 hat die Kurve A (Haftreibung) für das Verhältnis der Ge- wichtskraft zu den damit erreichten Zugkräften einen nahezu linearen Verlauf zwischen ca. 115 N und 250 N mit einem Anstieg der Zugkraft um 70 N. Bei einem weiteren Anstieg der Gewichtskraft von 250 N auf 425 N steigt die Zugkraft lediglich um 30 N.
Die Kurve B (Gleitreibung) steigt im Bereich der Gewichtskraft zwischen 115 und 250 um ca. 60 N, während im anschließenden Bereich der Gewichtskräfte zwischen 250 und 425 die Zugkräfte lediglich um den geringen Betrag von 10 N steigen. Doch auch hier liegt der Reibkoeffizient deutlich über μ = 0,2.
Die entsprechenden Werte der Kurve C (Vibration) zeigen demgegenüber einen annähernd linearen Kurvenverlauf, mit einem fast konstanten Reibkoeffizienten von μ = 0,12.
Die Figur 2 zeigt einen Haspeldorn 1 in halb geöffnetem Zustand. Darin sind auf jeder Seite eine Reihe von im vorliegendem Falle vier Keilflächen S gezeigt, die bei Achsialbewegung des Domes einen Selbsthemmungseffekt hervorrufen.
An der Stirnseite 2 des Haspeldorns 1 ist ein Vibrator V angebracht.
Durch dessen Anordnung in axialer Richtung an dem Haspeldorn 1 werden von diesem erzeugte Vibrationen in longitudinaler Richtung entlang der Achse x-x durch den Dorn 1 geleitet und verursachen dabei im Auftreffen auf die Schräg- flächen S eine Enthemmung der Spreizkräfte des Haspeldorns. Mit einer derar¬ tigen Entlastung wird erreicht, dass die Spreizelemente wieder in die Ausgangs¬ lage zurück rutschen und damit den Selbsthemmungseffekt lockern bzw. auf¬ heben und ein praktisch problemloses Abziehen der Coils vom Dorn 1 unter vergleichsweise unkomplizierten und preisgünstigen Mitteln ermöglichen.
Als Vibrationsvorrichtung wird bevorzugt ein Pneumatik-Schlag-Vibrator 1 ver¬ wendet. Dessen Vibration setzt die Reibung zwischen den Keilflächen S der Spreizelemente soweit herab, dass der Haspeldorn 1 vom Umschlingungsdruck des gecoilten Bandes freigegeben wird und die Spreizelemente unbeachtlich ihres Schmierungszustandes kollabieren und das Coil freigeben.
Der in Figur 3 im Schnitt gezeigte Vibrator V besitzt ein Gehäuse 1' mit einem endständigen Flansch 9, mit welchem er an der Haspelwelle 4 des Haspeldom 1 mittels einer Schraubverbindung fest verbunden ist. Im vorliegendem Falle handelt es sich um einen Pneumatik-Schlag-Vibrator zur Erzeugung von longitudinalen Schlagimpulsen. Dessen Funktion ähnelt derjeni¬ gen eines sogenannten Pressluft-Hammers wobei ein im Gehäuse lose geführ¬ tes Werkzeug wie ein Hammer durch Beaufschlagung mit Luft hin- und herge¬ schossen wird. Der Vibrator umfasst einen fliegenden Kolben 2 mit Überschneidungskanten zur Wechselwirkung.
Der Innenraum des Vibrators 1 ist mit dem Deckel 3 verschlossen. An diesem befindet sich eine Ventilanordnung 5, 6, 7, die zwecks Ingangsetzung der Schlagarbeit des Schlagkörpers 2 geöffnet bzw. geschlossen werden kann.
Druckluft strömt aus dem Zufuhrkanal 8 durch den Körper des Vibrators 1 und entweicht nach Erregung des Schlagkörpers 2, wie zeichnerisch angedeutet, durch eine Öffnung des Ventils 6 in die freie Atmosphäre. Das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung lösen in idealer Weise die gestellte Aufgabe.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Entlastung eines mittels innen liegender Keilflächen von Spreizelementen hydraulisch durch Selbsthemmungseffekt verspannten Haspeldorns, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbsthemmungseffekt der Spreizelemente durch Aufbringen von in Achsrichtung wirkenden longitudinalen Schwingungen mindestens teil¬ weise oder vollständig aufgehoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen eines besonders geeigneten Frequenzbereiches der
Schwingungen die Spreizelemente in einem Frequenzband zwischen ei¬ ner relativ niedrigen Frequenz und einer relativ hohen Frequenz in Schwingungen erregt werden, bis der Selbsthemmungseffekt aufgehoben ist.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite (2) des Haspeldorns (1) ein Vibrator (V) angebracht ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vibrator (V) mittels einer Drehzuführung oder einer Schnell- Schluss-Kupplung an eine Druckluftversorgung (9) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als geeignete Vibratoren Pneumatic-Turbinen-Vibratoren oder Pneumatic-Schlag-Vibratoren einsetzbar sind.
PCT/EP2005/006674 2004-07-15 2005-06-21 Verfahren und vorrichtung zur reduzierung der haftreibung zwischen haspel und coil WO2006007920A1 (de)

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