WO2009156159A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufwickeln von metallband - Google Patents

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WO2009156159A1
WO2009156159A1 PCT/EP2009/004598 EP2009004598W WO2009156159A1 WO 2009156159 A1 WO2009156159 A1 WO 2009156159A1 EP 2009004598 W EP2009004598 W EP 2009004598W WO 2009156159 A1 WO2009156159 A1 WO 2009156159A1
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cylinder
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cylinders
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Matthias Kipping
Rolf Franz
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SMS Siemag AG
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    • Y10T279/1021—Fluid-pressure actuator
    • Y10T279/1024—Directly expanding jaws

Definitions

  • the invention relates to a method for winding metal strip, comprising - a coiler mandrel with a mandrel body,
  • the invention further relates to a device for winding metal strip.
  • metal strips are formed into sheets or wound coils, the so-called coils, to facilitate transport and further processing within a plant or at a customer's site.
  • Coils or metal coils arise when straight metal strip is wound radially in a coiler.
  • the metal strip is a product of a hot strip mill or a cold strip mill. This means that the temperature of the metal strip, depending on the type of plant and the heat treatment, can be below or above 100 ° C or far above.
  • Reel systems work in principle such that the metal strip is guided on a rotating mandrel, the so-called coiler mandrel.
  • the guiding of the metal strip around the coiler mandrel takes place with the aid of guide elements, such as deflection shells, deflection rollers, belt bands, etc., which are arranged radially movably about the longitudinal axis of the coiler mandrel.
  • guide elements such as deflection shells, deflection rollers, belt bands, etc.
  • a prior art coiler apparatus consists of: a motor 1 and a gearbox 3 for driving the reel dome;
  • a mandrel body 12 which carries the spreader 13 and a pressure body 14, - of segments 15, with tabs (not shown) of the Dom stressess
  • the operation of the reel dome according to the prior art is shown in more detail in Figure 2.
  • the metal strip 10 winds around the reel mandrel spirally and forms turns 11.
  • Hoofing domes are capable of enlarging their outer dimension 8.1 in the winding part 8 and of reducing them (to spread and to despread). This function is achieved by the outer segments 15 are moved radially.
  • To wrap the metal strip 10 is guided around a splayed mandrel. After winding the metal strip 10 into a coil / metal collar, it must be detached from the coiler mandrel to allow removal.
  • the reel dome is despread, ie the segments 15 are moved toward the longitudinal axis of the reel mandrel and the outer dimension 8.1 of the reel part 8 is reduced.
  • the reel dome releases the coil.
  • the spreading mechanism is shown in FIG.
  • the spreader 13 has at least one inclined plane 13.1, preferably several.
  • the inclined plane 13.1 is moved and the pressure body 14 is raised or lowered radially and raises or lowers the segment 15 located radially further out Winding part 8 as evenly spread and despread and need to absorb the forces that occur, both over the circumference and over the length of the winding part 8 more inclined planes, preferably evenly arranged.
  • the spreader bar 13 is coupled to the hydraulic cylinder 5 and experiences by this a translational drive or a holding force.
  • the known reel mandrels have in common that the segments 15 are moved over an inclined plane 13.1. It is not necessary that a pressure body 14 takes over the force or the motion transmission. Often, oblique planes 13.1 are worked on the segments 15, so that there is direct contact between spreader bar 13 and segment 15. In order to keep the segments 15 in rotation against the centrifugal force and the weight in the coiler mandrel, tabs are provided, for example, which are rotatably mounted in the spreader 13 and rotatably mounted in the segments 15. By means of guides, against which the segmented egg 5 are supported, the segments 15 can be held in another embodiment in the coiler mandrel.
  • connection point 9.1 is provided here. This is preferably carried out as a screw connection.
  • a coiler mandrel in a hot strip mill can usually be used to wind metal strips with thicknesses of 0.8mm to 25.4mm.
  • the strengths can be between low as for low carbon and high as eg for tube grades (X80, X100, etc.).
  • a coiler mandrel according to the above-described prior art however, no targeted and accurate force adjustment can take place. The reason for this is or are the inclined planes, which cause a corresponding hysteresis due to their high and irreproducible friction.
  • the difficulty of non-reproducibility of the friction is due to the presence of wear on the pressure hull, on the segments and on the spreader bar. The wear manifests itself in the form of material removal, deformation, changes in the surface roughness, etc.
  • connection point 9.1 for the mandrel support bearing.
  • connection point 9.1 (or separation point) represents a weak point.
  • EP 0 017 675 B1 discloses an expandable coiler mandrel having a core, with a number of radially expandable segments arranged around the core, and for each segment each having a number of hydraulic piston-cylinder units through which the segments are radially movable, known.
  • the segments are connected to the hydraulic units in the core. Furthermore, the segments are secured to the pistons of the hydraulic units, the pistons are annular and mounted around pivots which in turn are secured to the core and have heads for limiting the radial upward movement of the segments.
  • First and second chambers for hydraulic fluid are provided on the radially inner and outer sides of the pistons, so that the hydraulic units for retracting and extending the segments can be actuated.
  • the first chambers of the hydraulic units (for extending the segments) are connected to a number of pressure cylinders, whose pistons are arranged for common displacement, so that the first chambers associated with a single segment are each connected at least to at least two different pressure cylinders.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method by which the mentioned disadvantages are avoided.
  • This problem is solved in a process-specific manner by individually controlling each cylinder of the plurality.
  • the claimed individual control of the individual cylinders advantageously makes it possible to set each individual cylinder to set values predetermined individually for each cylinder.
  • the claimed individual control of the individual cylinders also enables an individual readjustment of the individual cylinders to new predefined desired values starting from an already pre-spread coiler mandrel. In particular, it is then also possible to predefine any setpoint values that lie between system-dependent maximum possible setpoint values (end values).
  • all the cylinders or balancing cylinders of the coiler mandrel are adjusted individually to a same predetermined position, in particular a same radial distance from the
  • the cylinders can also be pressure- or force-controlled. By adjusting or adjusting each cylinder of the plurality of cylinders of the coiler mandrel to a same predetermined force, a symmetrical, in particular circular Coilauge can also be realized.
  • the subsequent spreading takes place by controlled pressure and / or controlled positioning of the segments, wherein, also by detecting the engine torque, the correlation of tensile force in the metal strip to spread the coiler mandrel is made.
  • the coordination of both sizes, tensile force in the metal strip and spreading force in the coiler mandrel ensures safe Anwickeln and it helps in using the minimum spreading force to minimize damage to the metal strip and to maximize the life of the components of the coiler mandrel.
  • the invention is also achieved by a device for angling metal strip according to claim 5.
  • the advantages of this device correspond to the advantages mentioned above with respect to the method.
  • a synchronization device serves to ensure that the same nominal values are respectively preset for the regulation of the individual cylinders, if desired.
  • reel mandrel according to the invention is dispensed with a relatively large expansion cylinder, a spreader bar, pressure body, the connection point and the bore in the mandrel body.
  • Fig. 1 in longitudinal view, partially in section, a coiler mandrel according to the prior art
  • FIG. 2 shows a partial section of the coiler mandrel in a longitudinal view of a coiler mandrel with expansion segment, dome body and tie rod from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a coiler mandrel according to the invention in a sectioned cross section
  • FIG. 4 in longitudinal view, partially in section, a coiler mandrel according to FIG.
  • FIG. 5 shows a partial section of the reel mandrel according to FIG. 3 in a longitudinal view with a spreading segment, cylinder, mandrel body and position sensor;
  • Fig. 6 the control loop of the device.
  • An inventive coiler mandrel 100 is formed in the winding member 120 with cylinders 116 and Ausbalancierzylindem 121.
  • the cylinders 116 and balancing cylinders 121 move and / or hold the segments 115.
  • the cylinders 116 and balancing cylinders 121 are hydraulically actuated, for example. In addition to oil, other media, such as fat, can be used.
  • the cylinder 116 are responsible. As shown, the cylinders 116 are inserted directly in the mandrel body 119 with their cylinder cover 116.1 and with their cylinder piston 116.2.
  • each cylinder 116 is equipped with a position sensor 117, so that the exact position of the cylinder derkolbens 116.2 is detected and controlled or regulated.
  • the cables 117.1 of the position transmitter 117 are transmitted through the cable channel 118 to the rotary transformer 123 (see FIG. 4) and from there to the control, regulation and / or evaluation unit (not shown).
  • the media supply 122 supplies the cylinders 116 and balancing cylinders 121 with the necessary media and the mandrel body 119 with a cooling and / or cleaning liquid such as water for cooling and cleaning. Furthermore, the coiler mandrel 100 is supplied with lubricant via the media supply 122 at the lubrication points. Water for cooling and cleaning is also transported via the media supply 122 to the point of consumption on the coiler mandrel 100.
  • the rotary transformer 123 supplies the position transmitter 117 with voltage or current.
  • the balancing cylinder 121 Analogous to the cylinder 116, the balancing cylinder 121 with its cylinder piston 121.1 and its cylinder cover 121.2 is installed directly or as a complete exchange unit in the mandrel body 119.
  • the balancing cylinder 121 has the task of holding the segment or segments 115 against the centrifugal force and the weight force such that there is always contact between the cylinder piston 116.2 and the segment 115.
  • this cylinder 121 may be equipped with a position sensor 117.
  • Another embodiment provides to control the cylinder 121 by means of a pressure sensor to a predetermined force or to regulate, so that can be dispensed with a position sensor 117.
  • the cylinders 116 and the balancing cylinders 121 are controlled by pressure sensors that measure the pressure in the supply or discharge lines and / or via the position sensor 117 or controlled.
  • the balancing cylinder 121 is designed such that it preferably forms a positive connection with the segment 115. Another embodiment consists in a non-positive connection.
  • To calibrate the outer diameter of the coiler mandrel 100 with the segments 115 at least two calibration rings are pushed and positioned at a predetermined distance in the direction of the longitudinal axis. Calibration sets the outer diameter and position encoders.
  • the water layer of the segments 115 can be detected with suitable measuring or testing devices. With the help of the cylinder 116, the wear of the segments 115 can be compensated.
  • FIG. 6 shows, by way of example, a control circuit for the device with which each individual cylinder of the device is individually controlled.
  • the illustrated control circuit shows a position control with a subordinate force control.
  • the superimposed position control causes all cylinders of the reel dome to be at the same desired position, i. a same radial distance from the longitudinal axis of the coiler mandrel, are regulated. In this case, it is ensured by the subordinate force control loop that a desired force predetermined individually for the cylinders is maintained, in particular not exceeded.
  • control device for each cylinder may have an individual force control with subordinate position control.
  • the forces with which the cylinder press against the wound tape, are then controlled by means of the superimposed force control to predetermined, preferably equal forces.
  • the subordinate position control ensures that during the force control a predetermined setpoint position of the cylinders is maintained.
  • a force limiter can be provided to avoid failure of the force control exceeding a predetermined maximum force and thus possible damage to the coiler mandrel or on the wound tape. If both control mechanisms Depending on the work situation, it may be advisable to switch between the two mechanisms.
  • the position control preferably with subordinate force control, is used in particular when starting the reel dome, ie at the beginning of a winding process. Thereafter, ie during a stationary winding operation, ie after already a few turns are wound, it is recommended to switch to a superimposed force control with subordinate position control.
  • the position and the working pressure within the limits of the system can be individually selected / regulated for each cylinder. This results in the possibility of winding the metal strip on a pre-spread coiler mandrel. This means that the coiler mandrel during Anwickelvorgang its diameter - after a certain number of turns was wound - further increased when the windings are loose or as early as a train to be built.
  • the device according to the invention has no master cylinder, but a rotary feeder which is able to supply each individual cylinder with the necessary fluid, preferably at high pressure. It is ensured by the regulation that the cylinders 116 move the segments 115 synchronously, so that they are always moved in the water position. This avoids tilting and jamming of the segments 115, so that the reliability is always guaranteed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Haspeldorn zum Aufwickeln von Metallband (110), wobei der Haspeldorn (100) einen Dornkörper (120), eine Mehrzahl radial aufspreizbare, um den Dornkörper (120) herum angeordnete Segmente (115) und eine Mehrzahl von hydraulischen Zylindern (116), durch welche die Segmente (115) radial bewegt werden, umfasst. Um das Metallband auch dann mit einem kreisförmigen Coilauge aufzuwickeln zu können, wenn die Reibung in den einzelnen Zylindern unterschiedlich ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass jeder Zylinder (116) aus der Mehrzahl individuell geregelt wird.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln von Metallband
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln von Metallband, mit - einem Haspeldorn mit einem Dornkörper,
- mit einer Mehrzahl radial aufweitbarer bzw. aufspreizbarer, um den Dornkörper herum angeordneter, Segmente,
- einer Mehrzahl von hydraulischen Zylindern, durch welche die Segmente radial bewegbar sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Metallband.
In Walzwerken werden Metallbänder zu Tafeln oder zu gewickelten Bunden, den sogenannten Coils, geformt, um den Transport sowie die Weiterverarbei- tung innerhalb eines Werks bzw. bei einem Kunden zu ermöglichen. Coils oder Metallbunde entstehen, wenn gerades Metallband in einer Haspelanlage radial aufgewickelt wird. Das Metallband ist ein Produkt aus einer Warmbandstraße oder einer Kaltbandstraße. Dies bedeutet, dass die Temperatur des Metallbandes, je nach Anlagentyp und Wärmebehandlung, unter oder über 100° C bzw. weit darüber liegen kann.
Haspelanlagen funktionieren prinzipiell derart, dass das Metallband auf einen rotierenden Dorn, den sogenannten Haspeldorn, geführt wird. Das Führen des Metallbandes um den Haspeldorn erfolgt mit Hilfe von Führungselementen wie z.B. Umlenkschalen, Umlenkrollen, Riemenbändern usw., die radial beweglich um die Längsachse des Haspeldorns angeordnet sind. Wenn der Haspeldorn nach dem Anwickeln in die Lage versetzt worden ist, einen Zug im Metallband aufzubauen, werden die o.g. Führungselemente vom Metallband weg in eine Ruheposition bewegt, beispielsweise geschwenkt. Die Führungselemente kön- nen bei Bedarf, etwa wenn das Metallband den Zug durch Ausfädeln z.B. aus dem Walzgerüst oder dem Treibapparat der Haspelanlage zu verlieren droht, wieder angeschwenkt werden. Dadurch wird verhindert, dass das Coil seine Form verliert bzw. aufspringt.
Eine Haspelanlage nach dem Stand der Technik besteht beispielsweise, wie in Figur 1 und Figur 2 dargestellt, aus: - einem Motor 1 und einem Getriebe 3, zum Antrieb des Haspeldoms,
- einer Kupplung 4, die den Antrieb mit dem Dorn verbindet,
- einem rotierenden oder stehenden Hydraulikzylinder 5, der mit einer Spreizstange 13 oder Spreizeinheit verbunden ist,
- einem Wegmesssystem zum Messen des Zylinderhubs (nicht darge- stellt),
- einem hinteren Dornlager 6 und einem vorderen Domlager 7,
- einem Wickelteil 8,
- einem Dornkörper 12 der die Spreizstange 13 sowie einen Druckkörper 14 trägt, - aus Segmenten 15, die mit Laschen (nicht dargestellt) des Domkörpers
12 gehalten werden und mit Hilfe der Druckkörper 14 innen oder außen bewegt werden, und
- einem Dornstützlager 9.
Die Funktionsweise des Haspeldoms nach dem Stand der Technik ist in Figur 2 genauer dargestellt. Beim Wickeln umschlingt das Metallband 10 den Haspeldorn spiralförmig und bildet Windungen 11. Haspeldome sind in der Lage, im Wickelteil 8 ihre Außenabmessung 8.1 zu vergrößern und zu verkleinem (zu spreizen und zu entspreizen). Diese Funktion wird erreicht, indem die außen liegenden Segmente 15 radial bewegt werden. Zum Anwickeln wird das Metallband 10 um einen gespreizten Haspeldorn geführt. Nach dem Aufwickeln des Metallbandes 10 zu einem Coil / Metallbund muss es vom Haspeldom gelöst werden, um einen Abtransport zu ermöglichen. Hierzu wird der Haspeldom entspreizt, d.h. die Segmente 15 werden zur Längsachse des Haspeldom hin be- wegt und die Außenabmessung 8.1 des Wickelteils 8 wird verkleinert. Der Haspeldom gibt das Coil frei. Der Spreizmechanismus ist in Figur 2 dargestellt. Die Spreizstange 13 besitzt mindestens eine schiefe Ebene 13.1 , vorzugsweise mehrere. Durch die Bewegung 13.2 der Spreizstange 13 in Achsrichtung des Haspeldorns nach links oder rechts wird die schiefe Ebene 13.1 bewegt und der Druckkörper 14 wird radial gehoben oder gesenkt und hebt oder senkt das radial weiter außen lie- gende Segment 15. Da sich die Segmente 15 des Wickelteils 8 möglichst gleichmäßig spreizen und entspreizen sowie die auftretenden Kräfte aufnehmen müssen, sind sowohl über den Umfang als auch über die Länge des Wickelteils 8 mehrere schiefe Ebenen, vorzugsweise gleichmäßig, angeordnet. Die Spreizstange 13 ist mit dem Hydraulikzylinder 5 gekoppelt und erfährt durch diesen einen translatorischen Antrieb bzw. eine Haltekraft.
Den bekannten Haspeldornen ist gemeinsam, dass die Segmente 15 über eine schiefe Ebene 13.1 bewegt werden. Es ist dabei nicht erforderlich, dass ein Druckkörper 14 die Kraft- bzw. die Bewegungsübertragung übernimmt. Oft wer- den an die Segmente 15 schiefe Ebenen 13.1 angearbeitet, so dass ein direkter Kontakt zwischen Spreizstange 13 und Segment 15 besteht. Um die Segmente 15 bei Rotation gegen die Fliehkraft und die Gewichtskraft im Haspeldorn zu halten, werden beispielsweise Laschen vorgesehen, die drehbar in der Spreizstange 13 und drehbar in den Segmenten 15 gelagert sind. Mit Hilfe von Füh- rungen, gegen die sich die Segmentei 5 abstützen, können die Segmente 15 in einer anderen Ausführungsform in dem Haspeldom gehalten werden.
Da die Spreizstange 13 im Inneren des Dornkörpers 12 montiert ist, ist hierfür eine Öffnung im Dornstützlager 9 vorgesehen. Durch diese Öffnung wird die Spreizstange 13 in den Dornkörper 12 eingeführt. Um das Stützlager an den Dornkörper 12 anbinden zu können, ist hier eine Verbindungsstelle 9.1 vorgesehen. Diese wird vorzugsweise als Schraubenverbindung ausgeführt.
Ein Haspeldom in einer Warmband Straße kann üblicherweise zum Wickeln von Metallbändern mit Dicken von 0,8mm bis 25,4mm eingesetzt werden. Hierbei können die Festigkeiten zwischen gering wie z.B. für Low Carbon und hoch wie z.B. für Rohrgüten (X80, X100, usw.) schwanken. Bei einem Haspeldorn nach dem oben beschriebenen Stand der Technik kann allerdings keine gezielte und genaue Krafteinstellung erfolgen. Grund hierfür ist die bzw. sind die schiefen Ebenen, die auf Grund ihrer hohen und nicht reproduzierbaren Reibung eine entsprechende Hysterese bewirken. Die Schwierigkeit der Nicht- Reproduzierbarkeit der Reibung begründet sich im Vorhandensein von Verschleiß am Druckkörper, an den Segmenten und an der Spreizstange. Der Verschleiß zeigt sich in Form von Materialabtrag, Deformation, Veränderungen der Oberflächenrauhigkeiten usw.. Erschwerend kommt hinzu, dass die Schmierungsbedingungen ungünstig sein können, da beispielsweise Fett auf Grund von hohem Druck auf die Fettaustrittbohrung nicht austreten kann oder das Fett bei auftretenden hohen Temperaturen verbrennt oder verkokelt. Auch ist es möglich, dass Fett durch Kühlwasser weggewaschen wird. Ungünstig wirkt sich auf die Gleitflächen eindringender Schmutz und Zunder aus, wenn dieser das Fett kontaminiert und/oder zwischen die Gleit- bzw. Reibflächen gelangt. De- formationen und Materialabtrag führen dazu, dass die Segmente nicht mehr die gewünschte Außenabmessung anfahren können. D.h. der maximale Haspeldorndurchmesser und die Wasserlage (waagerechte) der Segmente sind nicht mehr zu erreichen. Entscheidend für die Belastbarkeit des Haspeldoms ist die konstruktive Ausführung der Verbindungsstelle 9.1 für das Dornstützlager. Prin- zipiell stellt die Verbindungsstelle 9.1 (bzw. Trennstelle) eine Schwachstelle dar.
Aus dem Stand der Technik nach der österreichischen Patentschrift 219 940 ist eine Einrichtung zur Steuerung von Aufwickeltrommeln bekannt, mit einem Trommelkörper und zwei an diesem schwenkbar angebrachten Spannsegmen- ten, an denen eine Reihe hydraulisch betätigter, sie auseinanderspreizender Kolben, Bolzen oder dgl. angreift, die im Trommelkörper oder in einem mit diesem mittelbar oder unmittelbar verbundenen Teil gelagert sind. An jedem der beiden Spannsegmente greift zwischen seinem freien, dem anderen Spannsegment zugewendeten Ende und seinem angelenkten Teil eine Reihe hydrau- lisch betätigter Kolben. Bolzen oder dgl. an. Weiterhin ist ein Drucksegment vorgesehen, welches zwischen die auseinander gespreizten Spannsegmente eingesetzt wird.
Weitere Haspeldorne, die Kolben-Zylindereinheiten zum Spreizen von Segmenten aufweisen, sind aus den Druckschriften DE 26 20 926 A1 , US 3,273,817 und US 3,414,210 bekannt.
Aus der EP 0 017 675 B1 ist ein aufweitbarer Haspeldorn mit einem Kern, mit einer Anzahl radial aufweitbarer bzw. aufspreizbarer, um den Kern herum angeordneter Segmente und für jedes Segment mit jeweils einer Anzahl von hyd- raulischen Kolben-Zylindereinheiten, durch welche die Segmente radial bewegbar sind, bekannt. Die Segmente sind mit den hydraulischen Einheiten im Kern verbunden. Weiterhin sind die Segmente an den Kolben der hydraulischen Einheiten befestigt, die Kolben sind ringförmig ausgebildet und um Zapfen herum montiert, die ihrerseits am Kern befestigt sind und Köpfe zur Begrenzung der radialen Aufwärtsbewegung der Segmente aufweisen. An den radialen Innen- und Außenseiten der Kolben sind erste und zweite Kammern für Hydraulikflüssigkeit vorgesehen, so dass die hydraulischen Einheiten zum Einfahren und Ausfahren der Segmente betätigbar sind. Die Ersten Kammern der hydraulischen Einheiten (zum Ausfahren der Segmente) sind mit einer Anzahl von Druckzylindern verbunden, deren Kolben für gemeinsame Verschiebung angeordnet sind, so dass die einem einzigen Segment zugeordneten ersten Kammern jeweils mindestens mit mindestens zwei verschiedenen Druckzylindern verbunden sind.
Nachteilig bei den bekannten Haspeldornen ist, dass die radial ausfahrbaren Zylinder alle miteinander hydraulisch gekoppelt sind. D.h. sie besitzen eine gemeinsame Zuführleitung (Druckleitung) für mindestens zwei, meist aber für mehr als zwei Zylinder. Bei den bekannten Haspeldornen werden immer nur die Endlagen der Zylinder angefahren (voll gespreizt oder entspreizt). Das Nach- spreizen der Segmente aus einer vorgespreizten Stellung (Zwischenstellung der Segmente) ist nicht möglich, da die Reibung bzw. die Belastung von Zylin- der zu Zylinder unterschiedlich ist. Somit würden die Zylinder die Segmente unterschiedlich ausfahren und das Coilauge, welches durch die Außenkontur des Haspeldorns gebildet wird, würde nicht zylindrisch ausgeformt sein. Eine derartige unrunde Ausbildung führt zu Problemen beim weiteren Handling des Coils.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch das die genannten Nachteile vermieden werden.
Weiterhin soll eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Metallband angegeben werden.
Diese Aufgabe wird verfahrensspezifisch dadurch gelöst, dass jeder Zylinder aus der Mehrzahl individuell geregelt wird.
Die beanspruchte individuelle Regelung der einzelnen Zylinder ermöglicht vor- teilhafterweise eine Einstellung jedes einzelnen Zylinders auf individuell für jeden Zylinder vorgegebene Sollwerte. Die beanspruchte individuelle Regelung der einzelnen Zylinder ermöglicht außerdem eine individuelle Nachregelung der einzelnen Zylinder auf neue vorgegebene Sollwerte ausgehend von einem bereits vorgespreizten Haspeldom. Insbesondere können dann auch beliebige Sollwerte vorgegeben werden, die zwischen systembedingten maximal möglichen Sollwerten (Endwerten) liegen.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden alle Zylinder bzw. Ausbalancierzylinder des Haspeldorns individuell auf eine gleiche vorbe- stimmte Position, insbesondere einen gleichen radialen Abstand von der
Längsachse des Haspeldorns geregelt, auch dann, wenn die Reibung bzw. die Belastung von Zylinder zu Zylinder unterschiedlich sein sollte. Mit dieser Regelung wird vorteilhafterweise sichergestellt, dass alle Zylinder radial gleich weit ausfahren und dass das Coilauge zylindrisch bzw. kreisförmig ausgebildet wird. Alternativ zu einer Positionsregelung können die Zylinder auch druck- bzw. kraftgeregelt werden. Durch das Einstellen bzw. Einregeln jedes Zylinders aus der Mehrzahl der Zylinder des Haspeldorns auf eine gleiche vorgegebene Kraft kann ebenfalls ein symmetrisches, insbesondere kreisförmiges Coilauge realisiert werden.
Das Nachspreizen erfolgt durch geregelten Druck und/oder geregelte Positionierung der Segmente, wobei, ebenfalls durch Feststellen des Motordrehmomentes, die Korrelation von Zugkraft im Metallband zur Spreizung des Haspeldorns hergestellt wird. Die Abstimmung beider Größen, Zugkraft im Metallband und Spreizkraft im Haspeldorn, gewährleistet das sichere Anwickeln und sie hilft bei der Verwendung der minimalen Spreizkraft, die Beschädigungen des Metallbandes zu minimieren und die Lebensdauer der Bauteile des Haspeldorns zu maximieren.
Die Erfindung wird außerdem durch eine Vorrichtung zum Aufwinkeln von Metallband gemäß Anspruch 5 gelöst. Die Vorteile dieser Vorrichtung entsprechen den oben mit Bezug auf das Verfahren genannten Vorteilen. Eine Synchronisie- rungseinrichtung dient dazu, sicherzustellen, dass für die Regelung der einzelnen Zylinder jeweils dieselben Sollwerte vorgegeben werden, falls gewünscht.
Weitere Vorteile des beanspruchten Verfahrens und der beanspruchten Vorrichtung sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Durch den erfindungsgemäßen Haspeldorn wird auf einen relativ großen Spreizzylinder, eine Spreizstange, Druckkörper, die Verbindungsstelle sowie die Bohrung im Dornkörper verzichtet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer sehr schematischen Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 in Längsansicht, teilweise geschnitten, einen Haspeldorn nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 im Teilschnitt den Haspeldorn in Längsansicht einen Haspeldorn mit Spreizsegment, Domkörper und Zugstange aus Figur 1 ;
Fig. 3 einen Haspeldorn gemäß der Erfindung in geschnittenem Querschnitt;
Fig. 4 in Längsansicht, teilweise geschnitten, einen Haspeldorn nach Fig.
3;
Fig. 5 im Teilschnitt den Haspeldorn nach Fig. 3 in Längsansicht mit Spreizsegment, Zylinder, Dornkörper und Positionsgeber; und
Fig. 6 der Regelkreis der Vorrichtung.
Ein erfindungsgemäßer Haspeldorn 100, wie in den Figuren 3 bis 5 dargestellt, ist im Wickelteil 120 mit Zylindern 116 und Ausbalancierzylindem 121 ausgebildet. Die Zylinder 116 und Ausbalancierzylinder 121 bewegen und/oder halten die Segmente 115. Die Zylinder 116 und Ausbalancierzylinder 121 werden beispielsweise hydraulisch betätigt. Außer Öl können auch andere Medien, wie z.B. Fett, zur Anwendung kommen. Für die Übertragung bzw. die Erzeugung der Spreizkraft und der Bewegung der Segmente 115 sind die Zylinder 116 verantwortlich. Die Zylinder 116 werden wie dargestellt mit ihrem Zylinderdeckel 116.1 sowie mit ihrem Zylinderkolben 116.2 direkt im Dornkörper 119 eingesetzt. Es ist aber auch vorstellbar, dass ein kompletter Zylinder 116 als Einheit in den Haspeldorn 100 montiert wird. Vorzugsweise ist jeder Zylinder 116 mit einem Positionsgeber 117 ausgerüstet, so dass die genaue Position des Zylin- derkolbens 116.2 festgestellt und gesteuert oder geregelt wird. Die Kabel 117.1 der Positionsgeber 117 werden durch den Kabelkanal 118 zum Drehübertrager 123 (siehe Figur 4) und von dort zur Steuer-, Regel- und/oder Auswerteeinheit (nicht dargestellt) übertragen. Die Medienversorgung der Zylinder 116 und Ausbalancierzylinder 121 erfolgt durch die Medienzuführung 122.
Die Medienzuführung 122 versorgt die Zylinder 116 bzw. Ausbalancierungszy- linder 121 mit den notwendigen Medien sowie den Dornkörper 119 mit einer Kühl- und/oder Reinigungsflüssigkeit wie Wasser zum Kühlen und Reinigen. Weiterhin wird der Haspeldom 100 an den Schmierstellen über die Medienzu- führung 122 mit Schmierstoff versorgt. Wasser zum Kühlen und Reinigen wird ebenfalls über die Medienzuführung 122 zur Verbrauchsstelle am Haspeldorn 100 transportiert. Der Drehübertrager 123 versorgt die Positionsgeber 117 mit Spannung bzw. Strom.
Analog zum Zylinder 116 wird der Ausbalancierzylinder 121 mit seinem Zylinderkolben 121.1 und seinem Zylinderdeckel 121.2 direkt oder als komplette Wechseleinheit im Dornkörper 119 eingebaut. Der Ausbalancierzylinder 121 hat die Aufgabe das bzw. die Segmente 115 gegen die Fliehkraft und die Gewichtskraft derart zu halten, dass immer ein Kontakt zwischen dem Zylinderkol- ben 116.2 und dem Segment 115 vorhanden ist. Auch dieser Zylinder 121 kann mit einem Positionsgeber 117 ausgerüstet sein. Eine andere Ausbildung sieht vor, den Zylinder 121 mit Hilfe eines Drucksensors auf eine vorgegebene Kraft anzusteuern oder zu regeln, so dass auf einen Positionsgeber 117 verzichtet werden kann.
Die Zylinder 116 und die Ausbalancierungszylinder 121 werden über Drucksensoren, die den Druck in den Zu- oder Abführleitungen messen und/oder über die Positionsgeber 117 geregelt oder gesteuert. Der Ausbalancierzylinder 121 ist derart gestaltet, dass er mit dem Segment 115 vorzugsweise eine form- schlüssige Verbindung bildet. Eine andere Ausführung besteht in einer kraftschlüssigen Verbindung. Zum Kalibrieren des Außendurchmessers des Haspeldorns 100 mit den Segmenten 115 werden mindestens zwei Kalibrierringe in einem vorgegebenen Abstand in Richtung der Längsachse aufgeschoben und positioniert. Durch die Kalibrierung werden der Außendurchmesser und die Positionsgeber eingestellt. Zusätzlich kann die Wasserlage der Segmente 115 mit geeigneten Mess- oder Prüfeinrichtungen festgestellt werden. Mit Hilfe der Zylinder 116 kann der Verschleiß der Segmente 115 ausgeglichen werden.
In Figur 6 ist beispielhaft einen Regelkreis für die Vorrichtung dargestellt, mit dem jeder einzelne Zylinder der Vorrichtung individuell geregelt wird. Der dargestellte Regelkreis zeigt eine Positionsregelung mit einer unterlagerten Kraftregelung. Die überlagerte Positionsregelung bewirkt, dass alle Zylinder des Haspeldoms auf eine gleiche Soll-Position, d.h. einen gleichen radialen Abstand von der Längsachse des Haspeldorns, geregelt werden. Dabei wird durch den unterlagerten Kraftregelkreis gewährleistet, dass eine für die Zylinder individuell vorgegebenen Soll-Kraft eingehalten, insbesondere nicht überschritten wird.
Alternativ oder zusätzlich kann die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung für jeden Zylinder eine individuelle Kraftregelung mit unterlagerter Positionsregelung aufweisen. Die Kräfte, mit denen die Zylinder gegen das aufgewickelte Band drücken, werden dann mit Hilfe der überlagerten Kraftregelung auf vorgegebene, vorzugsweise gleiche Kräfte geregelt. Gleichzeitig gewährleistet die unterlagerte Positionsregelung, dass bei der Kraftregelung eine vorgegebene Soll-Position der Zylinder eingehalten wird.
Bei beiden Regelmechanismen, d.h. Positionsregelung mit unterlagerter Kraftregelung oder Kraftregelung mit unterlagerter Positionsregelung kann ein Kraftbegrenzer vorgesehen sein, um bei Ausfall der Kraftregelung ein Überschreiten einer vorgegebenen Maximalkraft und damit mögliche Schäden am Haspeldorn oder an dem aufgewickelten Band zu vermeiden. Wenn beide Regelmechanis- men verfügbar sind, empfiehlt sich - je nach Arbeitssituation - evtl. ein Umschalten zwischen den beiden Mechanismen. Die Positionsregelung, vorzugsweise mit unterlagerter Kraftregelung, wird insbesondere beim Anfahren des Haspeldoms, d.h. zu Beginn eines Aufwickelvorganges verwendet. Danach, d.h. während eines stationären Aufwickelvorganges, d.h. nachdem bereits ein paar Windungen aufgewickelt sind, empfiehlt sich ein Umschalten auf eine überlagerte Kraftregelung mit unterlagerter Positionsregelung.
Mit den beiden vorgestellten Regelmechanismen sind die Position und der Arbeitsdruck im Rahmen der Systemgrenzen für jeden Zylinder individuell beliebig wählbar/regelbar. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, das Metallband auf einen vorgespreizten Haspeldorn zu wickeln. Die bedeutet, dass der Haspeldorn beim Anwickelvorgang seinen Durchmesser - nachdem eine bestimmte Windungszahl aufgewickelt wurde - weiter vergrößert, wenn die Windungen lose sind bzw. möglichst früh ein Zug aufgebaut werden soll.
Die Vorrichtung nach der Erfindung besitzt keinen Hauptzylinder, sondern eine Drehzuführung, die in der Lage ist, vorzugsweise mit hohem Druck jeden einzelnen Zylinder mit dem nötigen Fluid zu versorgen. Es ist durch die Regelung gewährleistet, dass die Zylinder 116 die Segmente 115 synchron bewegen, so dass diese immer in Wasserlage verfahren werden. Dieses vermeidet ein Verkanten und Verklemmen der Segmente 115, so dass die Betriebssicherheit immer gewährleistet ist.
Durch den Wegfall der schiefen Ebene 13.1, wie aus dem Stand der Technik gemäß Fig. 2 bekannt, entfällt auch eine Fettschmierung für diese. Mit dem erfindungsgemäßen Haspeldorn ist es nun möglich, dass dieser mit Wasser versorgt und somit gekühlt wird. Durch eine geeignete Wasserführung wird der Haspeldom ständig von Verschmutzungen gereinigt bzw. frei gespült. Bezugszeichenliste
1. Motor
2. Getriebe
3. Kupplung
4. Hydraulikzylinder
5. hinteres Dornlager
6. vorderes Dornlager
7. Wickelteil
8. Domstützlager
9. Metallband
10. Windungen
11. Dornkörper
12. Spreizstange
13. Druckkörper
14. Segment
15. Zylinder
100 Haspeldorn
101 Motor
103 Kupplung
104 Hydraulikzylinder
106 vorderes Dornlager
107 hinteres Domlager
110 Windungen
111 Metallband
115 Segment
116 Zylinder
117 Positionsgeber
117.1 Kabel
118 Kabelkanal 119 Dornkörper
120 Wickelteil
121 Ausbalancierzylinder
121.1 Zylinderkolben
121.2 Zylinderdeckel
122 Medienzuführung
123 Drehübertrager

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufwickeln von Metallband (110) auf einen Haspeldorn (100) mit einem Dornkörper (120), einer Mehrzahl radial aufweitbarer bzw. aufspreizbarer, um den Dornkörper (120) herum angeordneter,
Segmente (115) und einer Mehrzahl von hydraulischen Zylindern (116), durch welche die Segmente (115) radial bewegt werden; dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder (116) aus der Mehrzahl individuell geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass alle Zylinder (116) aus der Mehrzahl individuell auf eine gleiche vorgegebene Soll-Position, insbesondere einen gleichen radialen Abstand von der Längsachse des Haspeldoms geregelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, der Positionsregelung eine Kraftregelung unterlagert ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder (116) aus der Mehrzahl individuell auf einen vorgegebenen Soll-Druck bzw. eine vorgegebene Soll-Kraft geregelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck- bzw. Kraftregelung eine Positionsregelung unterlagert ist.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Feststellen des Motordrehmomentes die Korrelation von Zugkraft im Metallband zur Spreizung des Haspeldoms (100) hergestellt wird.
7. Haspeldorn zum Aufwickeln von Metallband (111 ), mit
- einem Dornkörper (120)
- mit einer Mehrzahl radial aufweitbarer bzw. aufspreizbarer, um den Dornkörper (120) herum angeordneter, Segmente (115); und
- einer Mehrzahl von hydraulischen Zylindern (116), durch welche die Segmente (115) radial bewegbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelungseinrichtung vorgesehen ist, um die hydraulischen
Zylinder (116) jeweils individuell zu regeln.
8. Haspeldorn nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das jedem Zylinder (116) ein Positionsgeber (117) zugeordnet ist.
9. Haspeldorn nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, das jedem Zylinder (116) und/oder jedem Ausbalancierungszylinder (121) ein Drucksensor zugeordnet ist.
10. Haspeldorn nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet, das jeder Ausbalancierungszylinder (121) kraft- oder formschlüssig mit dem Segment (115) verbunden ausgebildet ist.
11. Haspeldom nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung eine Synchronisierungseinrichtung aufweist zum Synchronisieren der vorgegebenen Sollwerte für die einzelnen hydraulischen Zylinder.
12. Haspeldorn nach einem der Ansprüche 7-11 , gekennzeichnet durch eine Medienzuführung (122) zum Versorgen der einzelnen Zylinder bzw. Ausbalancierungszylinder (121) mit dem notwendigen Medium
13. Haspeldorn nach Anspruch 7-11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Medienzuführung (122) den Haspeldorn (100) mit einem Medium versorgt, bei dem es sich zumindest um Wasser handelt, zum gleichzeitigen Kühlen und Reinigen der Teile des Haspeldorns (100).
14. Haspeldorn nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Medienzuführung (122) auch Schmierstellen mit Schmierstoff sowie ein Drehübertrager (123) die Messeinrichtungen mit Strom und/oder mit Spannung versorgt.
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