Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auf- oder Abwickeln eines Bandmaterials zu einem Coil. Die Vorrichtung umfasst einen Haspeldorn mit einem Wellenelement und mit an dem Wellenelement angeordneten radial verlagerbaren Segmenten. Die Segmente sind durch einen Betätigungsantrieb und Betätigungselemente derart ansteuerbar, dass sie gegenüber dem Wellenelement entweder nach radial weiter außen oder nach radial weiter innen verlagerbar sind. Weiterhin weist die Vorrichtung einen Drehantrieb zum Drehantreiben des Haspeldorns auf, wobei der Betätigungsantrieb und der Drehantrieb an gegenüberliegenden Stirnseiten des Haspeldorns angeordnet sind.
Gattungsgemäße Haspeldorne und Vorrichtungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. In der Regel bestehen herkömmliche Haspeldorne aus einer angetriebenen Haspelwelle, welche im Bereich einer Haspelfläche des Haspeldorns eine Segmentverzahnung aufweist, mittels welcher von der Haspelwelle getragene Spreizsegmente in radialer Richtung verlagert werden können. Ein diesbezüglicher Spreizmechanismus liegt hierbei an der Drehantriebsseite des Haspeldorns und zwar meist in Form eines Spreizzylinders. Bei entsprechender Aktivierung dieses Spreizzylinders wechselwirkt dieser über eine durchgängige Spreizwelle, welche in einem Hohlraum der Haspelwelle verläuft, auf die an der Haspelfläche liegenden Spreizsegmente, wodurch entweder ein radiales Expandieren der Haspelfläche oder ein radiales Kollabieren der Haspelfläche bewirkt wird. Hierbei wird noch zwischen verschiedenen Funktionsweisen unterschieden, nämlich beispielsweise ein Expandieren auf Ziehen oder auf Schieben der Spreizwelle in axialer Richtung des Haspeldorns oder ein Kollabieren, oder vice versa. Eine Übertragung einer Antriebsleistung und damit einer Rotation auf die Haspelwelle erfolgt auf einer Drehantriebsseite des Haspeldorns zwischen einer Antriebseinheit und der Haspelwelle. Die Antriebseinheit ist meist eine konstruktiv komplexe Kombination aus einem Übersetzungsgetriebe, Kupplungen und Motoren. Auf der nicht angetriebenen Seite des Haspeldorns wird diese nicht angetriebene Seite bzw. die Haspelwelle an einem geeigneten Stützlager oder dergleichen abgestützt, um von hohen Haspelzügen und/oder von Coilgewichten hervorgerufene hohe Momente und Lasten zu kompensieren. Hierbei ist der Spreizzylinder des Spreizmechanismus und die Antriebseinheit des drehangetriebenen Haspeldorns in einem Getriebekasten integriert, so dass ein Abdienen eines fertig gewickelten Coils durch Abziehen an der Bedienseite, welche der Antriebsseite gegenüber liegt, erfolgt. Darüber hinaus gilt es insbesondere bei einem Abwickelhaspel ähnlicher Bauart zusätzlich die in Anlagen übliche Coilmittenzentrierung und eine Coilmittenregelung konstruktiv zu berücksichtigen. Hierbei wird üblicherweise das ganze Getriebe mit Haspeldorn und darauf aufgewickeltem Coil verschoben, um Windungsversätze im Coil auszugleichen. Bei einer derart schweren Konstruktion müssen folglich auch etwaige Bauteile oder Bauteilgruppen diesbezüglicher Funktionen stärker ausgeführt werden. Der Haspeldorn ist hinsichtlich einer Belastungsrechnung als ein Freikragträger zu beachten, das heißt, dass die Belastungsmomente zur Gänze auf das Getriebe als Lagerstelle wirken. Hierdurch steigt die Momentenbelastung aus dem Eigengewicht des Haspeldorns bis zu seiner Lagerung im Getriebe kontinuierlich an. Im Wickelbetrieb muss für die Auslegung des Haspeldorns und der Lager im Getriebe zusätzlich die Last des Coilgewichts und des Haspelzugs berücksichtigt werden. Durch diese Summenlasten werden zwangsläufig die Grenzen und Nachteile der Konstruktion nach dem Stand der Technik deutlich, nämlich die Lagerung des Haspeldorns im Getriebe muss sehr groß ausgelegt werden, der diesbezügliche Haspelkasten und die diesbezügliche Getriebe werden sehr groß. Zumal müssen teure und aufwändige Drehölzuführungen bereitgestellt werden.
Bei vielen der bekannten Lösungen mit durchgehenden Haspeldornen befindet sich der jeweilige Spreizmechanismus am antriebsseitigen Ende des Haspeldorns und wirkt indirekt durch die Spreizwelle auf die Spreizsegmente. Die Notwendigkeit einer Spreizwelle führt jedoch immer zu einer Schwächung des Querschnitts der Haspelwelle, welche die Last des Coilgewichts und der Haspelzüge aufnehmen muss. Damit wird nachteilig die technologische Auslegung des Haspeldorns und folglich auch der gesamten Anlage signifikant limitiert.
Um diesbezügliche Nachteile zu umgehen, existiert ein weiteres Anlagenkonzept mit einer Vorrichtung zum Wickeln eines Bandmaterials zu einem Coil, welches einen Doppelspreizkopfhaspel umfasst. Hierbei kann ein Coilhandling in Linie mit der Bandführung erfolgen. Diesen logistischen und anlagentechnischen Vorteil erhält man jedoch nur auf Kosten einiger technischer und baulicher Nachteile. Beispielsweise müssen zur Erfüllung der vollständigen Funktion der Vorrichtung alle Anlagenteile auf beiden Seiten des Doppelspreizkopfhaspels doppelt angeordnet sein. Im Falle kleinster technischer Unstetigkeiten der beiden Antriebe kommt es im Kern des Coils häufig zu Verwerfungen, was wiederum häufig zu einem fehlerhaften Haspeln führt. Dieser technische Nachteil bedeutet, dass es in der Regel erforderlich ist, das Band auf Hülsen aufzuwickeln oder die Banddicke auf dickeres Band zu beschränken, um hierdurch die Knickempfindlichkeit zu begrenzen. Die hierbei vorgesehene Haspeldornkonstruktion entspricht im Wesentlichen der eines durchgehenden Haspeldorns mit den oben beschriebenen Funktionen und Nachteilen. Damit wird die Flexibilität und Auslegung der Anlage kleiner, gleichzeitig steigen die Kosten für die Ausrüstung. Hilfseinrichtungen wie beispielsweise ein Hülsenhandlingsystem sind hierbei absolut erforderlich. Auch die hinter dem Anlagenkonzept bezüglich des Doppelspreizkopfhaspels stehende Idee nur eine Seite des Doppelspreizkopfhaspels anzutreiben, kann nur bei kleineren Haspelzügen, wie sie beispielsweise beim Folienwalzen vorkommen, sinnvoll verwirklicht werden. Bereits beim Feinbandwalzen sind die Haspelzüge so hoch, dass ein beidseitiger Antrieb erforderlich ist.
Gattungsgemäße durchgehende Haspeldorne sind beispielsweise aus nachstehenden Druckschriften bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung konstruktiv dahingehend weiterzuentwickeln, dass die vorstehend genannten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überkommen werden und dass insbesondere die Konstruktion vereinfacht wird.
Dies wird ausgehend von einer gattungsgemäßen Vorrichtung dadurch erreicht, dass die Vorrichtung eine Verfahreinrichtung zum axialen Verfahren des Betätigungsantriebs zusammen mit dem Haspeldorn umfasst.
Dadurch, dass die Vorrichtung eine Verfahreinrichtung zum axialen Verfahren des Betätigungsantriebs zusammen mit dem Haspeldorn umfasst, ist der Haspeldorn von dem typischerweise ortsfesten Drehantrieb entkoppelt. Das so ermöglichte axiale Verfahren des Betätigungsantriebs zusammen mit dem Haspeldorn ermöglicht vorteilhafterweise völlig neue Konzepte für Haspeleinrichtungen, beispielsweise Rotorhaspeln.
Die Begrifflichkeit "Wickeln" beschreibt sowohl ein Aufwickeln des Bandmaterials zu einem Coil auf dem vorliegenden Haspeldorn als auch ein Abwickeln des Coils von einem solchen Haspeldorn.
Insofern kann der erfindungsgemäße Haspeldorn nicht nur zum Aufwickeln des Bandmaterials zu einem Coil an einer Auslaufseite etwa einer Walzanlage oder dergleichen, sondern auch zum Abwickeln eines Bands von einem Coil an einer Einlaufseite einer Walzanlage oder dergleichen platziert sein. Insofern kann der vorliegende Haspeldorn an unterschiedlichsten Orten von Fertigungsanlagen und zu unterschiedlichsten Zwecken eingesetzt und verwendet werden.
Der Begriff "Betätigungsantrieb" beschreibt im Sinne der Erfindung eine Einrichtung, mittels welcher die vorliegenden Segmente - unter Zwischenschaltung der Betätigungselemente - bewegt werden können. Beispielsweise umfasst der Betätigungsantrieb eine Hydraulikzylindereinheit und/oder einen Elektromotor.
Der Begriff "Betätigungselemente" beschreibt im Sinne der Erfindung Bauteile als Bindeglieder zwischen dem Betätigungsantrieb und den radial verlagerbaren Segmenten, auch (Außen-) Flächenelemente genannt.
Es versteht sich, dass die radial verlagerbaren Segmente vielfältig ausgestaltet sein können. Bevorzugt sind sie als längliche Spreizelemente ausgestaltet, welche sich mit ihrer Längserstreckung bevorzugt axial in Richtung der Längsachse des Haspeldorns erstrecken.
Der Begriff "Bandmaterial" beschreibt im Sinne der Erfindung jegliche bandartigen Flachprodukte, welche im Laufe ihres Herstellungsprozesses zu einem Coil, einem Bund oder dergleichen aufgewickelt werden. Bei diesen bandartigen Flachprodukten kann es sich bevorzugt um Walzbänder aus Stahl oder NE-Metallen handeln.
Im Vergleich zu Vorrichtungen aus dem Stand der Technik, bei denen der Betätigungsantrieb für die Segmente und der Drehantrieb für das Wellenelement in der Regel auf derselben Seite des Haspeldorns angeordnet sind und hierbei ein Betätigungsmechanismus für die Segmente durch den Drehantrieb bzw. das zugeordnete Getriebe hindurch geführt sein muss, kann zum einen durch die beanspruchte vollständige räumliche Entkopplung von Drehantrieb und Betätigungsantrieb für die Segmente die Konstruktion der beiden Antriebe sehr viel einfacher ausgelegt werden. Zum anderen kann durch die in geeigneter Weise konstruierte Verfahreinrichtung die Konstruktion des Haspeldorns signifikant verändert und vereinfacht werden. Das spart einerseits Kosten und der Wartungsaufwand ist andererseits geringer.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung neben einem antriebsseitigen Stützlager auch ein betätigungsantriebsseitiges Stützlager für den Haspeldorn aufweist. Dies hat den Vorteil, dass jedes der beiden Stützlager - bei einer vorgegebenen bzw. geplanten Gesamtbelastung - jeweils nur für ca. die halbe Gesamtbelastung ausgelegt sein muss. Auch muss der Haspeldorn selber nicht mehr als Freikragträger, sondern für eine symmetrische zweiseitige Lagerung als Biegeträger ausgelegt werden. Dies vereinfacht die Konstruktion und reduziert die Kosten. Alternativ kann bei Beibehaltung der traditionell stabileren Konstruktion des Haspeldorns die zulässige Belastung für Haspelzüge und Coilgewichte aufgrund der zweiseitigen symmetrischen Lastverteilung erheblich größer sein.
Das Vorsehen einer Kupplungseinrichtung zum lösbaren Ankuppeln des Wellenelementes des Haspeldorns an den Drehantrieb vereinfacht die Montage und die Wartung der Vorrichtung und ermöglicht außerdem eine räumliche Trennung des Direktantriebs einerseits von dem Haspeldorn mit dem Betätigungsantrieb andererseits. Vorteilhafterweise wird die Kupplungseinrichtung in das drehantriebsseitige Stützlager integriert bzw. als ein solches ausgebildet.
Der Haspeldorn kann für einen Schnellwechsel über die Kupplungseinrichtung drehfest, aber lösbar mit dem Drehantrieb wirkverbunden sein. Dazu ist es sinnvoll, wenn das Wellenelement an seiner drehantriebsseitigen Stirnseite ein Drehantriebszapfenteil aufweist, mittels welchem der Haspeldorn bzw. das Wellenelement fest, aber lösbar an einem Abtriebselement des Dornantriebs ankuppelbar ist.
Es versteht sich, dass das Drehantriebszapfenteil unterschiedlichster Gestalt sein kann, um eine schnell lösbare Kupplungsverbindung zwischen dem hier beschriebenen Haspeldorn und dem Abtriebselement des Drehantriebs bereitstellen zu können. Baulich einfach, aber dennoch effektiv, kann das Drehantriebselement z. B. in Form eines Flachzapfens oder eines Vielkeilzapfens ausgebildet sein.
Die beanspruchte räumliche Entkopplung von Drehantrieb und Betätigungsantrieb für die Segmente ermöglicht es, dass der Betätigungsantrieb axial neben, vorzugsweise unmittelbar neben den radial verlagerbaren Segmenten angeordnet ist zum direkten Ansteuern der Segmente über die Betätigungselemente. Diese große, vorzugsweise unmittelbare, räumliche Nähe des Betätigungsantriebs zu den Segmenten, die allenfalls durch die zwischengeschalteten Betätigungselemente unterbrochen sein kann, ermöglicht vorteilhafterweise nicht nur eine besonders einfache, sondern auch eine besonders effektive Ansteuerung der Segmente. Die effektive bzw. unmittelbare Ansteuerung der Segmente wird insbesondere bedingt durch den nur sehr kurzen Übertragungsweg von Kräften bzw. Drehmomenten von dem Betätigungsantrieb an die Segmente.
Wenn der Betätigungsantrieb zur Gänze axial neben den radial verlagerbaren Segmenten angeordnet ist, bietet das den Vorteil, dass der Durchmesser des Haspeldorns unabhängig von der Konstruktion des Betätigungsmechanismus für die Segmente gewählt werden kann.
Wenn die Betätigungselemente für die Segmente außerhalb des Wellenelementes angeordnet sind, muss das Wellenelement nicht mehr zwingend als Hohlwelle ausgeführt sein, um die Betätigungselemente zumindest teilweise aufzunehmen. Alternativ kann das Wellenelement deshalb auch in Form eines Vollmaterialkörpers ausgebildet sein. Dies hätte den Vorteil, dass bei gleichem Haspeldorndurchmesser größere Haspelzüge, Coilgewichte und/oder Bandbreiten beherrscht werden können.
Vorteilhafterweise kann der Betätigungsantrieb für die Segmente in Form einer Hydraulikzylindereinheit und/oder eines Elektromotors ausgebildet sein.
Der Beschreibung ist eine einzige
Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die
Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Betätigungsantrieb 26 zum Verlagern der Segmente 16 gegenüber dem Wellenelement 2 mit Hilfe von Betätigungselementen 29. Das Verlagern der Segmente kann entweder in einem Spreizen der Segmente bestehen, d. h. einer radialen Verlagerung der Segmente nach weiter außen gegenüber dem Wellenelement oder in einem Kollabieren, d. h. in einem Bewegen der Segmente 16 nach radial weiter innen gegenüber dem Wellenelement 2. Schließlich weist die Vorrichtung einen Drehantrieb 5 auf zum Drehantreiben des Haspeldorns 1. Wie in der
Der Drehantrieb 5 ist typischerweise zusammen mit einem Getriebe ortsfest auf einem Fundament verankert. Das drehantriebsseitige Stützlager 54 ist vorzugsweise in Form einer Kupplungseinrichtung ausgebildet zum lösbaren An-/ Abkuppeln des Wellenelementes 2 an den/ von dem Drehantrieb 5. Zum Übertragen des Drehmomentes von dem Drehantrieb 5 auf das Wellenelement 2 ist dessen drehantriebsseitiger Wellenzapfen, d. h. der Drehantriebszapfenteil 8 beispielsweise als Flachzapfen oder als Vielkeilzapfen mit rechteckigem oder vieleckigem oder polygonem Querschnitt ausgestaltet.
Wie in
Weiterhin ist in
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