REEL DEVICE FOR WINDING THICK STRIPLIKE MATERIAL

Abstract: 1. Coiling device consisting of a driven winding mandrel which is surrounded by an expandable drum for the reeling of strip-shaped material, which drum is subdivided into segments and the surface of which in the region of the strip end at the drum side displays an eccentric course gradually passing from inside into the normal circular shape and in which a step, which lies in a radial plane and extends in axial direction, of a height about corresponding to the thickness of the strip is formed at the transition between the surface regions of different radius, characterised thereby, that the step (16) is formed directly between the mutually facing longitudinal edges (14, 15) of two neighbouring segments (8', 8") rigidly supported against the splaying device (9) and is settable or alignable (20) to the strip end at the drum side in dependence on the strip intake (22) during the starting-up of the winding operation by the winding mandrel drive (28).

Description: Haspelvorrichtung zum Aufwickeln von bandförmigem Material grosser Dicke Die Erfindung betrifft eine Haspelvorrichtung, bestehend aus einem angetriebenen Wickeldorn, der von einer in Segmente unterteilten, spreizbaren Trommel zum Aufwickeln von bandförmigem Material umgeben ist, deren Oberfläche im Bereich des trommelseitigen Bandendes einen von innen her allmählich in die normale Kreisform einmündenden, exzentrischen Verlauf aufweist und bei der am Übergang zwischen den Oberflächenbereichen von unterschiedlichem Radius ein sich in axialer Richtung erstreckender, in einer Radialebene liegender Absatz von etwa der Banddicke entsprechender Höhe ausgebildet ist. Eine Haspelvorrichtung der gattungsgemässen Art ist bereits bekannt durch die DE-AS 12 08 275. Bei ihr wird die Höhe des das trommelseitige Bandende aufnehmenden Absatzes jeweils durch unabhängig von den Trommelsegmenten über aufwendige und damit teure Stellorgane verlagerbare Teilabschnitte des Trommelmantels exakt auf die jeweils zu wickelnde Banddicke eingestellt. Zur Bildung des Absatzes dienen dabei verschwenkbare Teile des Trommelmantels, die entweder in eines der verstellbaren Trommelsegmente integriert sind oder aber seitlich neben einem solchen verstellbaren Trommelsegment in einem starr mit dem Wickeldorn verbundenen Trommelsegment lagern. Dabei dient jeweils der zur Einstellung des Absatzes verlagerbare Teil des Trommelmantels gleichzeitig dazu, das trommelseitige Bandende in einem Greiferspalt der Haspeltrommel einzuklemmen und festzuhalten. Abgesehen davon, dass bei einer solchen Haspelvorrichtung das Einfädeln des trommelseitigen Bandendes in den Greiferspalt nur bei stillstehender Haspeltrommel und praktisch ohne Bandvorschub durchgeführt werden kann, ergibt sich der weitere Nachteil, dass das trommelseitige Bandende stark geknickt wird und daher bei der späteren Weiterverarbeitung des bandförmigen Materials durch einen Trennschnitt entfernt werden muss. Nach der DE-AS 12 08 275 ist es zwar auch möglich, die Haspelvorrichtung ohne Benutzung des Greiferspaltes zum Einklemmen und Festhalten des trommelseitigen Bandendes zu betreiben und dadurch das Aufwickeln relativ dicken bandförmigen Materials zu ermöglichen. Es liegt jedoch auf der Hand, dass auch in diesem Falle das trommelseitige Bandende bei stillstehender Haspeltrommel und praktisch ohne Bandvorschub un den am Trommelumfang eingestellten Absatz eingefädelt wird. Die DE-AS 27 21 729 offenbart ebenfalls eine Haspelvorrichtung zum Aufwickeln von bandförmigem Material, bei der auf einem angetriebenen Wickeldorn eine in Segmente unterteilte, spreizbare Haspeltrommel angeordnet ist. Die Oberflächen der Segmente bilden dabei normalerweise einen zylindrischen Trommelmantel aus. Die einzelnen Trommelsegmente sind jedoch jeweils unter Zwischenschaltung elastischer Dämpfungseinrichtungen an dem vom Wickeldorn getragenen Teil der Spreizvorrichtung abgestützt, so dass beim Aufwickeln des bandförmigen Materials dasjenige Trommelsegment, auf welchem das trommelseitige Bandende zu liegen kommt, sich um die Banddicke entgegen der Rückstellkraft der Dämpfungseinrichtungen gegen den Wickeldorn hin bewegen kann. Die zur Überwindung der den Dämpfungseinrichtung innewohnenden Federwirkung nötige Rraft muss dabei mit Hilfe der sich über das trommelseitige Bandende legenden zweiten Bandwindung erzeugt werden. Da es zur sicheren Übertragung der Antriebskräfte von der Haspeltrommel auf das bandförmige Material aber unumgänglich ist, die Dämpfungseinrichtung für die Erzeugung relativ hoher Rückstellkräfte auszulegen, ergibt sich zwangsläufig der Nachteil, dass zur Überwindung der den Dämpfungseinrichtung innewohnenden Rückstellkraft an dem das trommelseitige Bandende aufnehmenden Trommelsegment die zweite Bandwindung derart fest um den Mantel der Haspeltrommel herumgezogen werden muss, dass bereits erhebliche Deformationen an der zweiten Bandwindung im Bereich des trommelseitigen Bandendes hervorgerufen werden, bevor die eigent liche- -Rückstellung des betreffenden Trommelsegmentes überhaupt stattfindet. Im übrigen erfordert ein der DE-AS 27 21 729 entsprechender Aufbau einer spreizbaren Haspeltrommel auch einen beträchtlichen technischen Aufwand, weil nämlich zwischen die Spreizvorrichtung und jedes einzelne Trommelsegment eine Mehrzahl von Dämpfungseinrichtungen eingeschaltet werden müssen. Die Erfindung bezweckt eine Vermeidung der den vorstehend be schriebenen, bekannten Haspelvorrichtungen eigentümlichen Nachteile. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemässe Haspelvorrichtung zu schaffen, die bei baulich einfacher Ausgestaltung zum Aufwickeln von bandförmigem Material relativ grosser Dicke - zwischen 15 und 30 mm - geeignet ist, und dabei dem Entstehen von Wickeldefekten in Form von stufenartigen Deformationen im Bereich der über das trommelseitige Bandende hinweglaufenden Bandwindungs-Abschnitte entgegenwirkt. Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung ir erster Linie darin, dass der Absatz unmittelbar zwischen den einander zugewendeten Längskanten zweier benachbarter und starr gegen diespreizvorrichtung abgestützter Segmente gebildet und dabei durch den Wickeldorn-Antrieb in Abhängigkeit vom Bandeinlauf auf das trommelseitige Bandende einstellbar bzw. ausrichtbar ist. Der Vorteil einer solchen Haspelvorrichtung liegt nicht nur darin, dass sie einen besonders einfachen mechanischen Aufbau hat, sondern auch einen ordnungsgemässen Wickelbetrieb in unmittelbarer Abhängigkeit vom Einlauf des bandförmigen Materials gewährleistet. Als besonders vorteilhaft kann es sich nach der Erfindung erweisen, wenn der Absatz durch Nacheilung des Wickeldorn-Antriebs relativ zum Bandeinlauf auf das trommelseitige Bandende ausrichtbar ist. Auf diese Art und Weise kann sichergestellt werden, dass das trommelseitige Bandende bei beginnendem Wickelbetrieb vor Vollendung der ersten Bandwindung sicher gegen den an der Wickeltrommel ausgebildeten Absatz stösst, bis die Wickeltrommel auf die Einlaufgeschwindigkeit des Bandmaterials beschleunigt ist. Ein anderer Lösungsvorschlag lässt nach der Erfindung darauf hinaus, dass der Absatz durch Voreilung des Wickeldorn-Antriebs relativ zum Bandeinlauf auf das trommelseitige Bandende ausrichtbar ist. In diesem Falle kann der Wickeldorn-Antrieb mit beginnendem Bandeinlauf zunächst gegenüber der Bandeinlaufgeschwindigkeit so beschleunigt werden, dass das trommelseitige Bandende vor Vollendung der ersten Bandwindung sicher in den Absatz am Trommelmantel einrückt, sobald die Umlaufgeschwindigkeit der Wickeltrommel auf die Bandeinlaufgeschwindigkeit verzögert ist. Bei einer Benutzung der Haspelvorrichtung zum Aufwickeln von Bandmaterial mit einer zwischen 15 und 30 mm liegenden Dicke hat es sich erfindungsgemäss bewährt, wenn die Höhe des Absatzes einem Festmass entspricht, welches mindestens gleich der Minimal dicke und etwa der halben Maximaldicke des zu wickelnden Bandes entspricht. Es hat sich gezeigt, dass auf diese besonders einfache Art und Weise bei Bändern relativ grosser Dicke die nachteiligen Wickeldefekte in Form von stufenartigen Deformationen praktisch völlig vermieden werden können. Nach der Erfindung ist es schliesslich ferner von wesentlicher Bedeutung, dass das Mass der Vor- bzw. Nacheilung des Wickeldorn-Antriebs mittels einer einerseits die Bandeinlaufgeschwindigkeit und andererseits die Drehlage des Absatzes an der Wickeltrommel relativ zur Einlauftangente des Bandmaterials erfassenden Messanordnung bestimmbar ist. Weitere Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung werden nachfolgend an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel erläutert. Hierbei zeigt Fig. 1 in Seitenansicht und im Vertikalschnitt die funktions wesentlichen Elemente einer Haspelvorrichtung zum Auf wickeln von relativ dickem bandförmigem Material, Fig. 2 einen schematisch vereinfachten Längsschnitt durch die Haspeltrommel nach Fig. 1, Fig. 3 in grösserem Massstab den in Fig. 1 mit III gekennzeich neten Teilbereich einer Haspeltrommel mit zugeordnetem, trommelseitigem Ende eines Walzbandes bestimmter Dicke und darauf liegender erster Bandwindung, Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung, jedoch mit Walzband noch grösserer Dicke, Fig. 5 in schematisch vereinfachter Darstellung eine Mess- und Steueranordnung für den Betrieb einer Haspelvorrichtung nach den Fig. 1 bis 4, Fig. 6 in verschiedenen Phasenbildern eine mittels einer Mess und Steueranordnung nach Fig. 5 erzielbare Betriebsweise der Haspelvorrichtung nach den Fig. 1 bis 4 und Fig. 7 ebenfalls in verschiedenen Phasenbildern eine andere mittels der Mess- und Steueranordnung nach Fig. 5 erzielbare Betriebsweise der Haspelvorrichtung nach den Fig. 1 bis 4. Bei der in Fig. 1 dargestellten Haspelvorrichtung für relativ dicke, bandförmiges Material, beispielsweise Walzband 1 von 15 bis 30 mm Dicke wird das bandförmige Material bzw. Walzband 1 in üblicher Weise mittels eines Treibers 2 in die Bandleitvorrichtung 3 abgelenkt. Die Bandleitvorrichtung 3 erstreckt sich dabei in abwärts geneigter Lage vom Treiber 2 zur Haspeltrommel 4 hin, die an ihrem Umfang in ebenfalls üblicher Weise mit mehreren, beispielsweise drei, in Winkelabständen zueinander angeordneten Andruck- und Führungsrollen 5 sowie zwischen diesen gelegenen Biegeschilden 6 zusammenarbeitet. Eine der Führungs- und Andruckrollen 5, nämlich die Führungs- und Andruckrolle 5', ist dabei der Haspeltrommel 4 im Bereich der Einlauftangente des Walzbandes 1 zugeordnet, wie das ohne weiteres aus Fig. 1 hervorgeht. Hierdurch ist sichergestellt, dass das trommelseitige Ende des Walzbandes bei seinem Auflaufen auf den Umfang der Haspeltrommel 4 dicht an diesen herangelegt wird und dessen Umfangskontur folgt. Die Haspeltrommel 4 besteht in üblicher Weise aus dem drehangetriebenen Wickeldorn 7 und mehreren, beispielsweise vier diesen Wickeldorn 7 umgebenden Segmenten 8, die miteinander den Trommelmantel bilden. Die Segmente 8 arbeiten dabei mit einer Spreizvorrichtung 9 zusammen, die es ermöglicht, den Durchmesser des Trommelmantels wahlweise zu vergrössern oder zu verkleinern und zwar derart, dass zum Wickeln des Bandbundes, spätestens nach der Bildung der ersten Bandwindungen ein Spreizen der Haspeltrommel auf grösseren Durchmesser stattfindet, während nach Fertigstellung des Bandbundes zum Abziehen desselben von der Haspeltrommel 4 deren Durchmesser wieder verkleinert wird. Bei dem in den Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Haspeltrommel 4 wird die Spreizvorrichtung 9 jeweils von am Wickeldorn 7 ausgebildeten Keilflächen 10, hierzu komplementären Keilflächen 11 an den Trommelsegmenten 8 sowie einer koaxial durch den Wickeldorn 7 geführten Schub- und Zugstange 12 gebildet, mit der in bekannter Weise eine axiale Relativverschiebung des Wickeldornes 7 einerseits und der Trommelsegmente 8 andererseits bewirkt werden kann, so daS über die Keilflächen 10 und 11 die Durchmesservergrösserung oder -verkleinerung des Trommelmantels herbeiführbar ist. Während die drei Trommelsegmente 8' untereinander eine übereinstimmende Ausbildung haben, indem nämlich der Krümmungsmittelpunkt ihrer teilzylindrischen Mantelflächen mindestens in einer ganz bestimmten Funktionsstellung mit der Längsachse des Wickeldorns zusammenfällt, hat das vierte Trommelsegment 8" eine hiervon abweichende Ausbildung, indem nämlich der Krümmungsmittelpunkt ihrer teilzylindrischen Mantelfläche in jeder Betriebsstellung der Haspeltrommel ausserhalb der Längsachse des Wickeldorns 7 liegt. Hierdurch wird im Bereich zwischen der Längskante 14 des Trom- melsegmentes 8" und der ihr zugewendeten Längskante 15 des benachbarten Trommelsegmentes 8' ein Absatz 16 gebildet, der sich in Axialrichtung der Haspeltrommel 4 erstreckt und auf einer Radialebene zu dieser liegt. Dabei ist der Absatz 16 so orientiert, dass seine Radialfläche entgegengesetzt zur Drehrichtung der Haspeltrommel 4 gerichtet ist. Die Anordnung und Ausbildung des radial-axial verlaufenden Absatzes 16 zwischen den einander zugewendeten Längskanten 14 und 15 der Trommelsegmente 8" und 8' ist dabei besonders deutlich den Fig. 3 und 4 zu entnehmen. Aus den Fig. 3 und 4 geht dabei auch hervor, dass die Höhe 17 des radial-axial verlaufenden Absatzes 16 mindestens gleich der Dicke 18' des dünnsten zu wickelnden Bandes 1' ist {Fig. 3), dabei aber auch wenigstens der Hälfte der Dicke 18" des dicksten zu wickelnden Bandes 1" entspricht (Fig. 4). Aus der Fig. 3 ergibt sich dabei, dass beim Auflaufen des dünnsten zu wickelnden Bandes 1' auf die Haspeltrommel 4 keinerlei Wickeldefekte an den ersten aufgenommenen Bandwindungen im Bereich des trommelseitigen Bandendes entstehen können, weil dieses völlig innerhalb der Stufe 16 aufgenommen ist. Da bei den dicksten aufzuwickelnden Bändern 1" das trommelseitige Bandende um ein gewisses Mass über den Absatz 16 hinausragt (Fig. 4) ergeben sich dort zwar beim Auflaufen der ersten Bandwindungen in gewissem Umfang Wickeldefekte. Es treten jedoch keine schädlichen, stufenartigen Deformationen am Walzband 1" auf, sondern es ergeben sich nur verhältnismässig flach verlaufende, nämlich lediglich über einen Bruchteil der zu wickelnden Materialdicke, ansteigende Unstetigkeitsstellen, die spätestens nach der zweiten Bandwindung eliminiert sind, wie das deutlich der Fig. 4 entnommen werden kann. Damit beim Einlaufen des Walzbandes 1 in die Haspelvorrichtung sichergestellt wird, dass das trommelseitige Bandende in jedem Falle in den Bereichen des radial-axialen Absatzes 16 der Haspeltrommel 4 gelangt, bis die erste vollständige Bandwindung um die Haspeltrommel 4 herumgelegt ist, wird der Haspelvorrichtung eine besondere Mess- und Steueranordnung 20 zugeordnet, wie dies schematisch in Fig. 5 angedeutet ist. Diese Messund Steueranordnung 20 wird einerseits über einen Eingang 21 vom Treiber 2, beispielsweise#über einen Tachodynamo, mit einem Messsignal versorgt, welches der Einlaufgeschwindigkeit des Walzbandes 1 proportional ist. Andererseits gibt ein Detektor 22 über eine Eingangsleitung 23 ein Signal an die Mess- und Steueranordnung 20, wenn das vordere Ende des Walzbandes 1 in den Einlaufschacht 3 der Haspelvorrichtung eintritt. Schliesslich wird über einen Detektor 24 und eine Steuerleitung 25 noch ein Signal in die Mess- und Steueranordnung 20 gegeben, welches der relativen Winkellage des an der Haspeltrommel 4 befindlichen Absatzes 16 - in Drehrichtung der Haspeltrommel 4 gemessen - gegenüber dem Berührungspunkt 26 der Einlauftangente des Walzbandes 1 in der Haspeltrommel 4 zum Zeitpunkt des Ansprechens des Detektors 22 entspricht. Aus diesen Signalen wird in der Mess- und Steueranordnung 20 ein Steuersignal gebildet, welches über den Ausgang 27 auf den Antriebsmotor 28 für die Haspeltrommel 4 einwirkt, Und dessen Antriebsdrehzahl so einregelt, dass das trommelseitige Ende des Walzbandes 1 spätestens zu demjenigen Zeitpunkt zur Anlage kommt, zu welchem die erste Bandwindung um die Haspeltrommel 4 im Berührungspunkt 26 der Einlauftangente des Walzbandes vollendet ist. Die Mess- und Steueranordnung 20 kann dabei so ausgelegt werden, dass die Haspeltrommel 4 relativ zur Einlaufgeschwindigkeit des Walzbandes 1 mit Nacheilung betrieben wird, wie das beispielsweise der Fig. 6 zu entnehmen ist. In diesem Falle wird über den Antriebsmotor 28 die Haspeltrommel 4 so angetrieben, dass ihre Umfangsgeschwindigkeit beim Auftreffen des vorderen Endes des Walzbandes 1 kleiner ist als dessen Einlaufgeschwindigkeit. Die Differenz zwischen der Umfangsgeschwindigkeit der Haspeltrommel 4 und der Einlaufgeschwindigkeit des Walzbandes 1 ist dabei um so kleiner, je kleiner der Winkelabstand des Absatzes 16 - in Drehrichtung der Haspeltrommel 4 gesehen - vom Berührungspunkt 26 der Einlauftangente zur Haspeltrommel 4 bemessen ist. In Abhängigkeit von der durch den Detektor 24 ermittelten Winkellage des Absatzes 16 wird dann die Haspeltrommel 4 durch den Antriebsmotor 28 in ihrer Umfangsgeschwindigkeit so beschleunigt, dass diese spätestens mit der Einlaufgeschwindigkeit des Walzbandes 1 übereinstimmt, wenn der Absatz 16 mit dem daran anstossenden vorderen Bandende in Vollendung der ersten Bandwindung am Berührungspunkt 26 der Einlauftangente vorbeiläuft. Dieser Betriebsablauf der Haspelvorrichtung ist aus den vier Phasenbildern der Fig. 6 ersichtlich. Andererseits besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Haspelvorrichtung so zu betreiben, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Haspeltrommel 4 relativ zur Einlaufgeschwindigkeit des Walzbandes eine Voreilung hat. In diesem Falle wird über die Mess- und Steueranordnung 20 der Antriebsmotor 28 in Abhängigkeit von der beim gleichzeitigen Ansprechen der Detektoren 22 und 24 gegebenen Winkellage des Absatzes 16 relativ zum Berührungspunkt 26 der Einlauftangente des Walzbandes so#beeinflusst, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Haspeltrommel 4 relativ zur Einlaufgeschwindigkeit des Walzbandes 1 stetig verringert wird, und zwar so, dass die Geschwindigkeitsdifferenz den Wert 0 erreicht, sobald der Absatz 6 unter dem trommelseitigen Ende des Walzbandes durchgelaufen ist, und zwar spätestens dann, wenn das trommelseitige Bandende nach Vollendung der ersten Bandwindung den Berührungspunkt 26 der Einlauftangente erreicht. Diese Arbeitsweise der Mess- und Steueranordnung 20 nach Fig, 5 ist aus den Phasenbildern der Fig. 7 ersichtlich. Da die Einlaufgeschwindigkeit des Walzbandes 1 in die Einlaufführung 3 der Haspelvorrichtung bei einer Materialdicke von 15 bis 30 mm bei dem relativ geringen Wert von 2 bis 2,5 m/sec. liegt, ist eine genaue Geschwindigkeitsregelung der Haspeltrommel 4 zur Positionsabstimmung ihres Absatzes 16 auf das trommelseitige Ende des Walzbandes f sowohl im nacheilenden als auch im voreilenden Betrieb relativ einfach möglich.

Claims: Patentansprüche 1. Haspelvorrichtung, bestehend aus einem angetriebenen Wickeldorn, der von einer in Segmente unterteilten spreizbaren Trommel zum Aufwickeln von bandförmigem Material umgeben ist, deren Oberfläche im Bereich des trommelseitigen Bandendes einen von innen her allmählich in die normale Kreisform einmündenden, exzentrischen Verlauf aufweist und bei der am Über- gang zwischen den Oberflächenbereichen von unterschied lichem Radius ein sich in axialer Richtung erstreckender, in einer Radialebene liegender Absatz von etwa der Band dicke entsprechender Höhe ausgebildet ist, dadurch gek e n n zeichnet, dass der Absatz (16) unmittelbar zwischen den einander zugewendeten Längskanten (14,15) zweier benachbarter und starr gegen die Spreizvorrichtung (9) abgestützter Segmente (8',8") gebildet und dabei durch den Wickeldorn Antrieb (28) in Abhängigkeit vom Bandeinlauf (22) auf das trommelseitige Bandende einstellbar bzw. ausrichtbar ist (20). 2. Haspelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Absatz (16) durch Nacheilung des Wickeldorn-An triebs (28) relativ zum Bandeinlauf (22) auf das trommel seitige Bandende ausrichtbar ist (Fig. 5 und 6). 3. Haspelvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass der Absatz (16) durch Voreilung des Wickeldorn-An triebs (28) relativ zum Bandeinlauf (22) auf das trommel seitige Bandende ausrichtbar ist (Fig. 5 und 7). 4. Haspelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die radiale Höhe (17) des Absatzes (16) einem Festmass entspricht, welches mindestens gleich der Minimaldicke (18'; Fig. 3) und etwa der halben Maximaldicke (18";Fig. 4) des zu wickelnden Bandes (1;1' bzw. 1") entspricht. 5. Haspelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmass der Vor- bzw. Nacheilung des Wickeldorn-An triebs (28) mittels einer#einerseits die Bandeinlaufgeschwin digkeit (21 bis 23) und andererseits die Drehlage (24,25) des Absatzes (16) relativ zur Einlauftangente (26) des Walz bandes (1) erfassenden Mess- und Steueranordnung (20) be stimmbar ist (Fig. 5 bis 7).

Inventors: BRAUN, MARTIN, ILLERT, KARL
Applicants: SMS SCHLOEMANN-SIEMAG AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: B21C47
IPC codes: B21C47, B65H18