HACKENBERG, Wolfgang-Dietmar (Alte Poststrasse 52, Freudenberg, 57258, DE)
| Patentansprüche:
1. Verfahren zum Aufwickeln von Metallbändem (13) auf einen in einem Haspelschacht (3) angeordneten Wickeldorn (4), dem das Metallband von einem in einem Treiberrahmen (5) eine untere und obere Treibrolle (6, 7) aufweisenden Treiber (2) zugeleitet wird, wobei zur Führung ein
Tisch (11 ) unterhalb des Metallbandes (13) vorgesehen ist und oberhalb des Metallbandes eine Bandweiche (17) sowie sich dieser bis nahe zum Wickeldorn anschließend eine schwenkbare Schachtklappe (19) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Treiber (2) auf das Metallband (13) ausgeübte Längszugkraft zur Steuerung des Bandlaufs durch den Treiber mittels einer am Treiberrahmen (5) in einem Drehpunkt (9) kurz hinter der unteren Treibrolle (7) gelagerten, von unten in das Metallband (13) einschwenkbaren Bandzugmesseinrichtung (10) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Keilanteil der Bandzugverteilung über die Breite des Metallban- des (13) gemessen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandzugmesseinrichtung (10) sogleich nach Erzeugung des Bandzuges zwischen dem Treiber (2) und dem Wickeldorn (4) geregelt unter das Metallband (13) geschwenkt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandzugmesseinrichtung (10) bis in eine bestimmte feste, den gesamten Wickeldurchmesserbereich erfassende Position in das Metallband (13) eingeschwenkt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Kanten des Metallbandes (13) gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandzugmesseinrichtung (10) mit einer in das Metallband (13) eintauchenden Rolle (23) einen Umschlingungswinkel erzeugt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (23) vor dem Einschwenken auf die Geschwindigkeit des
Metallbandes (13) vorbeschleunigt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Einschwenken der Bandzugmesseinrichtung (10) von oben ein Gegenmittel (26) an das Metallband (13) angeschwenkt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ergebnisse der hinter dem Treiber (2) gemessenen Bandzüge auf die Regelung der vorgeschalteten Fertigstrasse zurückgeführt werden.
10. Vorrichtung zum Aufwickeln von Metallbändern (13) auf einen in einem Haspelschacht (3) angeordneten Wickeldorn (4), dem das Metallband von einem in einem Treiberrahmen (5) eine untere und obere Treibrolle (6, 7) aufweisenden Treiber (2) zugeleitet wird, wobei zur Führung ein
Tisch (11 ) unterhalb des Metallbandes (13) vorgesehen ist und oberhalb des Metallbandes eine Bandweiche (17) sowie sich dieser bis nahe zum Wickeldorn anschließend eine schwenkbare Schachtklappe (19) angeordnet sind, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach An- spruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bandzugmesseinrichtung (10) aus einem hinten in einem Drehpunkt (9) am Treiberrahmen (5) gelagerten ersten Hebelarm (10a) und einem vorne in dem ersten Hebelarm (10a) gelenkig gelagerten zweiten Hebelarm (10b) besteht, der an seinem vorderen Ende eine Rolle (23) aufweist, wobei zwischen dem ersten Hebelarm (10a) und dem zweiten Hebelarm (10b) ein Kraftmessmittel (24) angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch
Druckaufnehmer als Kraftmessmittel (24).
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Bandzugmesseinrichtung (10) eine von oberhalb an das Metallband (13) anschwenkbare Gegenrolle (26) zugeordnet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenrolle (26) im vorderen, der oberen Treibrolle (6) zugewandten Ende der Bandweiche (17) gelagert ist. |
Verfahren und Vorrichtung zum Aufwickeln von Metallbändern auf einen Wickeldorn
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln von Metallbändern auf einen in einem Haspelschacht angeordneten Wickeldorn, dem das Metallband von einem in einem Treiberrahmen eine untere und obere Treibrolle aufweisenden Treiber zugeleitet wird, wobei zur Führung ein Tisch unterhalb des Metallbandes vorgesehen ist und oberhalb des Metallbandes eine Bandweiche sowie sich dieser bis nahe zum Wickeldorn anschließend eine schwenkbare Schachtklappe angeordnet sind.
Ein durch die DE 195 20 709 A1 bekannt gewordener Treiber bzw. Treibapparat besitzt eine stationär gelagerte untere Walze und eine gegen diese anstellbare obere Walze. Die anstellbare obere Walze ist in einem mittels Druckmittelzylin- der verstellbaren Schwenkrahmen gelagert, der aus zwei einander gegenüberliegenden Schwingen gebildet wird, die im Bereich ihrer gemeinsamen Schwenkachse durch eine beidseitig im Treiberrahmen gelagerte Basis verbunden sind. Die Schwingen dieses Treibers sind durch jeweils separat beaufschlagbare Druckmittelzylinder verstellbar, wobei die die Schwingen mit- einander verbindende Basis als Torsionsfeder ausgebildet ist.
Es lassen sich hier durch Einleitung unterschiedlicher Anstellkräfte bei relativ geringer Differenzkraft der Druckmittelzylinder unterschiedliche Schwenkwinkel der Schwingen und damit der anstellbaren oberen Walze bzw. Treibrolle errei- chen. Denn durch Verschwenken der oberen Walze kann die vom Treiber ausgeübte Zugkraft auf das Band beeinflusst und auf diese Weise eine Zugverteilung eingestellt werden. Die Kräfte in den antriebs- und bedienungsseitigen An- stellzylindern der oberen Treibrolle (Stellglied) können nämlich unterschiedlich vorgegeben werden. Dadurch wird die Zugdifferenz am Treiber mit einem Ver- satz in Breitenrichtung auf das Metallband eingeleitet und damit der Bandlauf beeinflusst.
Denn beim Wickeln von Metallbändern, insbesondere Warmbändern, treten häufig Wickelfehler in Form von zyklischem oder annähernd zyklischem Verlaufen der einzelnen Windungen während des gesamten Wickelbundes auf. Das Verlaufen ist nicht akzeptabel, da hervorstehende Windungen beim Weiter- transport zu leicht beschädigt werden können. Die Hauptursache dieser Wickelfehler ist in der Bandunplanheit zu finden, die während des Wickeins in der Haspelanlage zu Bandverläufen quer zur Transportrichtung führen kann.
Aus der DE 197 04 447 A1 ist eine Messrolle zum Messen der Planheit eines unter Spannung stehenden Walzbandes in einer Warmbandstrasse bekannt. Eine oder mehrere dieser Messrollen, die von unten gegen das Walzband angedrückt werden, können zwischen den Walzgerüsten der Fertigstrasse und/oder in Walzrichtung hinter dem letzten Walzgerüst der Fertigstrasse und/oder vor einem Treibapparat für eine Haspel und/oder zwischen dem Treibapparat und der Haspel angeordnet werden. Bei einer zwischen dem Treibapparat und der Haspel angeordneten Messrolle kann der erhaltene Messwert zum Verschwenken des Treibapparates verwendet und auf diese Weise der Bandlauf beim Aufwickeln auf den Haspel- bzw. Wickeldorn geregelt werden.
Durch die DE 101 31 850 A1 ist ein Dünnbandhaspel mit Planheitsmessrolle zum Messen und Beeinflussen der Bandplanheit im Haspelschacht einer Warmbandwalzanlage bekannt geworden. Die Planheitsmessrolle ist hier im Haspelschacht zwischen dem Treiber sowie dem Wickeldorn und dort bewegli- chen und auch ortsfesten Bandführungen angeordnet. Die Planheitsmessrolle wird aus einer Arbeitsstellung, in der das Warmband unter Aufrechterhaltung eines annähernd konstanten Umschlingungswinkels um die Planheitsmessrolle geführt ist, in eine abgesenkte Position bewegt, in der sie im Haspelschacht von einer einschwenkbaren Bandführung geschützt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass sich eine verbesserte Zugmessung eines Metallbandes im Haspelschacht erreichen lässt, insbesondere eine für die Beeinflussung des Treibers durch diesen zu übertragende Bandzugdifferenz zu ermöglichen, so dass sich ein kantengerades Metallbund erreichen lässt.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die vom Treiber auf das Metallband ausgeübte Längszugkraft zur Steuerung des Bandlaufs durch den Treiber mittels einer am Treiberrahmen in einem Drehpunkt kurz hinter der unteren Treibrolle gelagerten, von unten in das Metallband einschwenkbaren Bandzugmesseinrichtung ermittelt wird. Durch die ie somit im Treiber selbst, nämlich am Treiberrahmen schwenkbar gelagerte Bandzugmesseinrichtung, die den Messvorgang somit schon gleich hinter dem Treiberspalt aufnehmen kann, ist ein Werkzeug vorhanden, das dem Anlagen- betreiber verschiedene Vorteile gleichzeitig bietet. Hierzu zählen die Beeinflussung des Bandlaufs während des Wickelvorgangs zwischen Treiber und Wickeldorn zur verbesserten Kantengradheit des Bundes, durch Messung am Metallband mehr Prozessinformationen, z.B. Größe der Mitten- und Randwellenausprägungen, eine vorteilhafte Rückführung der Ergebnisse der Messung auf die Regelung der vorgeschalteten Fertigstrasse (Profil und Planheit) und der Kühlstrecke sowie eine Qualitätsüberwachung des Produktes. Weiterhin ist aufgrund des kurzen Weges auch am Bandende noch eine Messung möglich, die wichtig ist, weil hier die Bandführung durch den nicht mehr vorhandenen Bandzug der Fertigstaffel der Walzstrasse besonders schwierig ist.
Es wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Keilanteil der Bandzugverteilung über die Breite des Metallbandes gemessen wird, optional und gegebenenfalls überlagert gleichzeitig auch die Position der Kanten des Metallbandes. Die Bandzugmesseinrichtung misst permanent die Bandzugverteilung respekti- ve die Bandunplanheit. Die gewonnenen Daten werden in einem Auswertungs-
rechner aufbereitet und mit einem entsprechenden Schwenksollwert versehen an die Treiberrollen-Automatisierung bzw. -Regeleinrichtung gesendet.
Nach einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung wird die Bandzugmessein- richtung sogleich nach Erzeugung des Bandzuges zwischen dem Treiber und dem Wickeldorn geregelt unter das Metallband geschwenkt, beispielsweise durch einen an mindestens einem Ende der Schwenkachse der Bandzugmess- einrichtung angreifenden Hydraulikzylinder. Der erforderliche Bandzug ist üblicherweise nach zwei bis drei Windungen des Wickeldorns erreicht. Solange sich kein Metallband zwischen Treiber und Wickeldorn befindet, d.h. im Aus- gangszustand, ist die Bandzugmesseinrichtung weggeschwenkt. Sobald dann die Bandspitze den Treiberspalt passiert hat und der Bandzug aufgebaut wurde, erfolgt das hydraulisch geregelte Anschwenken gegen die Unterseite des Metallbandes.
Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung erzeugt die Bandzugmesseinrichtung mit einer in das Metallband eintauchenden Rolle einen Umschlin- gungswinkel. Dieser stellt die Kraftübertragung von dem Metallband auf die Messrolle und von dieser auf den in der Bandzugmesseinrichtung integrierten Kraftmesser sicher.
Wenn die Bandzugmesseinrichtung vorzugsweise bis in eine bestimmte feste, vorteilhaft den gesamten Wickeldurchmesser erfassende Position in das Metallband eingeschwenkt wird, wobei das Metallband ähnlich wie beim Looper- Betrieb in der Fertigstrasse eine Auslenkung erfährt, lässt sich auch am Ban- dende ein noch optimaler Umschlingungswinkel an der voreilenden Rolle bzw. Messrolle der Bandzugmesseinrichtung herstellen.
Das wird weiter dadurch begünstigt, wenn mit dem Einschwenken der Bandzugmesseinrichtung und Eintauchen der Messrolle in das Metallband von oben ein Gegenmittel (Gegenrolle) an das Metallband angeschwenkt wird. Erst kurz bevor das Bandende den Treiberspalt verlässt, wird die Messung beendet und
fahren die Bandzugmesseinrichtung und das Gegenmittel in ihre Ausgangsposition zurück.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Messrolle, und vorzugsweise auch die Gegenrolle, vor dem Einschwenken auf die Ge- schwindigkeit des Metallbandes vorbeschleunigt. Da die Rolle während des Wickelprozesses auf das Band geschwenkt wird, lässt sich durch das Vorbeschleunigen eine Beschädigung des Metallbandes durch einen später ansonsten erforderlichen Beschleunigungsvorgang vermeiden. Der Antrieb kann mechanisch und/oder elektrisch und/oder hydraulisch erfolgen.
Eine Vorrichtung zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Bandzugmesseinrichtung aus einem hinten in einem Drehpunkt am Treiberarm gelagerten ersten Hebelarm und einem vorne in dem ersten Hebelarm gelenkig gelagerten zweiten He- beiarm besteht, der an seinem vorderen Ende eine Rolle aufweist, wobei zwischen dem ersten Hebelarm und dem zweiten Hebelarm ein Kraftmessmittel, vorzugsweise Druckaufnehmer wie Druckmesszellen, angeordnet ist. Sobald die Bandzugmesseinrichtung in das Metallband eingeschwenkt und in dieses mit seiner voreilenden Messrolle unter Bildung eines Umschlingungswinkels eintaucht, wird über die Rolle eine Kraft aufgebracht, die den vorderen, zweiten Hebelarm im Uhrzeigersinn beaufschlagt. Die durch den Bandzug entstehenden Kräfte auf der Rolle werden auf diese Weise sehr reibungsarm auf die in dem ersten, am Treiberrahmen gelagerten Hebelarm integrierten Druckaufnehmer weitergeleitet und an die Treiberregelung gesendet, die beispielsweise über das Schwenken der oberen Treibrolle den Bandlauf korrigiert.
Die Bildung des Umschlingungswinkels lässt sich begünstigen, wenn nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung der Bandzugmesseinrichtung eine von oberhalb an das Metallband anschwenkbare Gegenrolle zugeordnet ist. Diese kann vorteilhaft im vorderen, der oberen Treibrolle zugewandten Ende der Bandweiche, die ohnehin vorhanden ist, gelagert sein.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 eine Haspelanlage mit einer im Haspelschacht angeordneten, am Treiber schwenkbeweglich gelagerten Bandzugmesseinrichtung, die sich in der von dem aufzuwickelnden Metallband abgeschwenkten Außerbetriebsposition befindet, in einer teilgeschnittenen Längsansicht dargestellt;
Fig. 2 die Haspelanlage der Fig. 1 im Betriebsstadium kurz vor Ende eines Bundwickelprozesses dargestellt;
Fig. 3 als Einzelheit der Haspelanlage die im Treiberrahmen schwenkbeweg- lieh gelagerte Bandzugmesseinrichtung, in schematischer Ansicht auf den Treiberrahmen dargestellt;
Fig. 4 als Einzelheit in einer teilgeschnittenen Seitenansicht die Bandzugmesseinrichtung in zu Beginn des Bundwickelprozesses abgesenkter Stellung;
Fig. 5 die Bandzugmesseinrichtung der Fig. 4 in einer nach Aufbau des Bandzuges während des Bundwickelprozesses an die Bandunterseite eingetauchten Stellung; und
Fig. 6 die Stellung der Bandzugmesseinrichtung nach den Fig. 4 bzw. 5 kurz vor Ende des Bandwickelprozesses.
Eine in den Fig. 1 und 2 gezeigte Haspelanlage 1 besteht aus einem Treiber 2, dem sich ein Haspelschacht 3 mit an dessem Ende angeordnetem Wickeldorn
4 anschließt. Im Treiberrahmen 5 sind eine obere und eine untere Treibrolle 6,
7 sowie auf einer Schwenkachse 8 mit ihrem Drehpunkt 9 kurz hinter der unteren Treibrolle 7 eine schwenkbare Bandzugmesseinrichtung 10 gelagert. Der Bandzugmesseinrichtung 10 schließt sich zum Wickeldorn 4 hin ein Leittisch 11 an, der mit einem bis an die untere Treibrolle 7 herangeführten Tischabschnitt auch den dortigen Freiraum zur Bandzugmesseinrichtung 10 abdeckt.
über den Leittisch 11 gelangt ein von einer nicht dargestellten Fertigstrasse über einen Rollgang 12 einlaufendes und von den Treibrollen 6, 7 durch den von diesen gebildeten Treiberspalt durchgefördertes Metallband 13 zum Wickeldorn 4, auf dem das Metallband 13 zu einem fertigen Bund bzw. Wickel- bund 14, wie in Fig. 2 mit seinem größten Bunddurchmesser angedeutet, aufgehaspelt wird. Dem Wickeldorn 4 sind über seinen Umfang verteilt mehrere Andrückrollen 15 zugeordnet. Nach oben hin wird der Haspelschacht 3 von einer in der in Fig. 1 gezeigten Ausgangslage bis an den Umfang der oberen Treibrolle 6 reichenden, mittels eines Stellzylinders 16 verschwenkbaren Band- weiche 17 und einer von dieser bis oberhalb des Wickeldorns 4 verlaufenden, von einem Schwenkzylinder 18 verstellbaren Schachtklappe 19 abgeschottet.
Die um die Schwenkachse 8 im Drehpunkt 9 schwenkbar im Treiberrahmen 5 gelagerte Bandzugmesseinrichtung 10 wird von einem mit seinem unteren En- de am Treiberrahmen 5 befestigten, einen zugeordneten Positionsgeber 20 aufweisenden Hydraulikzylinder 21 verschwenkt (vgl. Fig. 3). Die Bandzugmesseinrichtung 10 besteht, wie näher den Fig. 4 bis 6 entnommen werden kann, aus einem ersten, mit seinem hinteren Ende auf der Schwenkachse 8 gelagerten Hebelarm 10a und einem an dessen vorderem Ende auf einer Dreh- achse 22 gelenkig gelagerten zweiten Hebelarm 10b. Im zweiten Hebelarm 10b ist vorne eine voreilende Rolle bzw. Messrolle 23 gelagert und vorzugsweise antreibbar (nicht dargestellt). In einem Zwischenraum der beiden Hebelarme 10a, 10b ist als Bestandteil des ersten Hebelarms 10a ein Kraftmessmittel 24, ausgebildet in Form von Druckmesszellen, angeordnet. Die beiden Hebelarme 10a, 10b werden durch ein dem vorderen, zweiten Hebelarm 10b ein geringes Bewegungsspiel erlaubenden Haltemittel 25 zusammengehalten.
In der Außerbetriebsposition vor einem Wickelvorgang befindet sich die Band- zugmesseinrichtung 10 in einer untersten, abgeschwenkten Position, wie in den Fig. 1 und 4 gezeigt. Sobald die Bandspitze bzw. der Bandanfang den Treiberspalt zwischen oberer und unterer Treibrolle 6, 7 passiert und auf dem Wickel- dorn 4 unter Mitwirkung der Andrückrollen 15 etwa zwei bis drei Bandwindungen gebildet hat und damit der Bandzug zwischen dem Wickeldorn 4 und dem Treiber 2 aufgebaut ist, wird die Bandzugmesseinrichtung 10 mittels des Hydraulikzylinders 21 hydraulisch geregelt gegen die Unterseite des Metallbandes 13 positionsgenau eingeschwenkt. Durch Unterstützung einer am vorderen En- de der Bandweiche 17 gelagerten, von oben und somit gegenläufig eingeschwenkten Gegenrolle 26 (diese ist in Fig. 2 als Bestandteil der Bandweiche 17 dargestellt) wird ein für den Messvorgang erforderlicher Umschlingungswin- kel des Metallbandes 13 an der Rolle 23 sichergestellt.
Die über die Rolle 23 von dem Metallband 13 aufgebrachte Kraft beaufschlagt den Hebelarm 10b im Uhrzeigersinn und damit das Kraftmessmittel 24 des ersten, hinteren Hebelarms 10a. Das bzw. die Kraftmessmittel messen permanent die Bandzugverteilung respektive die Bandunplanheit. Die gewonnenen Daten werden ausgewertet und an eine Regeleinrichtung des Treibers 2 gesendet. Dieser kann aufgrund der Messung so geregelt werden, z.B. durch Schwenken der oberen und/oder unteren Treibrolle 6, 7 bzw. paralleles Schwenken beider Rollen oder durch Vorgabe unterschiedlicher Schließkräfte an der Antriebs- und Bedienungsseite, dass auf dem Wickeldorn 4 ein kantengerades Bund 14 entstehen kann.
Die Anlagensituation kurz vor Ende des Bundwickelprozesses zeigen die Fig. 2 und 6. Es ist zu erkennen, dass trotz des angewachsenen Bunddurchmessers aufgrund der Positionsregelung ein unverändert definierter Umschlingungswin- kel des Metallbandes 13 an der Rolle 23 der Bandzugmesseinrichtung 10 vor- liegt. Kurz bevor das Ende des Metallbandes 13 den Treiberspalt verlässt, wird die Messung beendet und die Bandzugmesseinrichtung 10 fährt in ihre Aus-
gangsposition (vgl. die Fig. 1 und 4) zurück, wie auch die Gegenrolle 26 entsprechend von dem Metallband 13 nach oben abgeschwenkt wird.
Bezugszeichenliste:
1 Haspelanlage
2 Treiber
3 Haspelschacht
4 Wickeldorn
5 Treiberrahmen
6 obere Treibrolle
7 untereTreibrolle
8 Schwenkachse
9 Drehpunkt
10 Bandzugmesseinrichtung
10a erster Hebelarm
10b zweiter Hebelarm
11 Leittisch
12 Rollgang
13 Metallband
14 Bund/Wickelbund
15 Andrückrolle
16 Stellzylinder
17 Bandweiche
18 Schwenkzylinder
19 Schachtklappe
20 Positionsgeber
21 Hydraulikzylinder
22 Drehachse
23 Rolle/Messrolle
24 Kraftmessmittel
25 Haltemittel
26 Gegenmittel/Gegenrolle
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