DE102021204375A1

DE102021204375A1 - Coilbox und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE102021204375A1
Application number: DE102021204375.5A
Authority: DE
Inventors: Frank Theobald; Bernhard Ehls
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-11-03
Also published as: US20240058854A1; WO2022228791A1; JP2024518764A; EP4329956A1; CN117222485A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Coilbox zum Aufwickeln eines Metallbandes zu einem Coil und zum Abwickeln des Metallbandes von dem Coil. Um eine bekannte Coilbox dahingehend weiterzubilden, dass die Position des Coils insbesondere während seines passiven Transfers von der Aufwickelstation zur Abwickelstation jederzeit bekannt ist, schlägt die Erfindung vor, dass mindestens eine an dem Rahmen 114 drehbar gelagerte Zusatzrolle 116 vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Coilbox zum Aufwickeln eines Metallbandes zu einem Coil und zum Abwickeln des Metallbandes von dem Coil. Der Begriff „Coil“ meint insbesondere ein aufgewickeltes Metallband. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein System bestehend aus der erfindungsgemäßen Coilbox sowie einem darin bearbeiteten Coil. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Coilbox.
Coilboxen sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Sie bestehen typischerweise aus einer Aufwickelstation und einer der Aufwickelstation in Materialflussrichtung nachgeordneten Abwickelstation. Die Aufwickelstation und die Abwickelstation bestehen jeweils aus einer Mehrzahl von verstellbaren Rollen. Innerhalb der Coilbox muss das in der Aufwickelstation fertiggewickelte Coil in die nachgeordnete Abwickelstation transferiert werden. Für diesen Transfer des Coils sind im Stand der Technik zwei grundsätzliche Lösungen bekannt, nämlich der aktive Coiltransfer und der passive Coiltransfer.
Für die Realisierung des aktiven Coiltransfers sind in dem Bereich zwischen der Aufwickelstation und der Abwickelstation typischerweise zusätzliche hydraulische Stellantriebe erforderlich, die nicht nur kostenintensiv sind, sondern auch einen zusätzlichen Raumbedarf zwischen Aufwickelstation und Abwickelstation benötigen. Hinzu kommt ein erheblicher Aufwand für die Inbetriebnahme, weil die Bewegungen der Stellantriebe für einen reibungslosen Coiltransport sehr genau auf die Rollen der vorgelagerten Aufwickelstation und der nachfolgenden Abwickelstation abgestimmt werden müssen. Der anlagentechnische Aufwand ist somit beim aktiven Coiltransfer sehr groß. Beispiele für den aktiven Coiltransfer finden sich in den europäischen Patentschriften EP 2 257 395 B1 und EP 2 616 196 B2 beschrieben. Der Vorteil des aktiven Coiltransfers besteht darin, dass der Aufenthaltsort bzw. die Position des Coils innerhalb der Coilbox und insbesondere auch beim Transfer von der Aufwickelstation zur Abwickelstation jederzeit klar definiert ist. Beim aktiven Coiltransfer kann deshalb auch bereits ein neues aufzuwickelndes Band in die Aufwickelstation einlaufen, wenn aufgrund der aktuellen Position des zuletzt gewickelten Coils klar ist, dass es die Aufwickelstation sicher verlassen bzw. die Abwickelstation sicher erreicht hat. Auf diese Weise kann mit dem aktiven Coiltransfer eine hohe Produktionsrate erreicht werden.
Der ebenfalls im Stand der Technik bekannte sogenannte passive Coiltransfer bietet diese Vorteile nicht. Er ist dagegen sehr viel preisgünstiger zu realisieren, weil er keine zusätzliche Anlagentechnik erfordert. Beim passiven Coiltransfer wird das Coil durch die Zugkraft der der Coilbox nachgeschalteten Fertigstraße von der Aufwickel- in die Abwickelstation gezogen, wenn das Coil so leicht geworden ist, dass die Gewichtskraft des Coils nicht mehr ausreicht, um das Drehmoment der Abwickelrollen auf das Coil zu übertragen, um das Metallband aufzubiegen. Das Abwickeln des Coils wird beendet, wenn seine Drehbewegung aufhört. Der passive Coiltransfer wird in Abhängigkeit vom Material, der Temperatur und der Geometrie des Metallbandes immer erst ab einem berechenbaren Ringgewicht beginnen. Jedoch kann es vorkommen, dass das Coil nicht vollständig auf die Abwickelstation gezogen wird, sondern zeitlich begrenzt zwischen den Rollen der Aufwickelstation und den Rollen der Abwickelstation liegen bleibt. Dies tritt verstärkt auf bei weichem Material, d. h. bei hoher Temperatur und bei geringen Dicken des Metallbandes. Die Position des Coils ist beim passiven Coiltransfer deshalb nicht immer genau bestimmbar; d. h. insbesondere bleibt unklar, ob sich das Coil noch zwischen den beiden Stationen oder bereits in der Abwickelstation befindet. Ein neues aufzuwickelndes Metallband kann jedoch nur dann zum Einlaufen in die Aufwickelstation der Coilbox freigegeben werden, wenn sichergestellt ist, dass die Aufwickelstation der Coilbox vollständig entleert ist. Da beim passiven Coiltransfer jedoch die Position des Coils insbesondere während des Transfers des Coils von der Aufwickelstation in die Abwickelstation unklar ist, und die Position des Coils erst eindeutig in der Abwickelstation bestimmbar ist, ergibt sich für den passiven Coiltransfer ein Zeitverlust bezüglich der Feststellung, wann das Coil die Aufwickelstation definitiv verlassen hat. Damit einher geht eine verminderte Produktivität der Anlage, weil das nachfolgende aufzuwickelnde Metallband erst dann zum Einlauf in die Aufwickelstation der Coilbox freigegeben werden kann, wenn das zuvor aufgewickelte Coil die Aufwickelstation definitiv verlassen hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Coilbox, ein bekanntes System bestehend aus der Coilbox und einem Coil sowie ein bekanntes Verfahren zum Betreiben der Coilbox dahingehend weiterzubilden, dass die Position des Coils insbesondere während seines passiven Transfers von der Aufwickelstation zur Abwickelstation jederzeit bekannt ist und deshalb auch der Zeitpunkt, wann das Coil die Aufwickelstation innerhalb der Coilbox verlässt, definitiv bestimmt werden kann.
Diese Aufgabe wird bezüglich der Coilbox durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Dieser Gegenstand ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine an dem Rahmen drehbar gelagerte Zusatzrolle vorgesehen ist, dass die Drehachse der Zusatzrolle parallel zu den Drehachsen der ersten bis vierten Rolle liegt und dass die Drehachse der Zusatzrolle derart an dem Rahmen positioniert ist, dass ihr radialer Abstand xz zum Drehpunkt des Rahmens größer ist als der radiale Abstand x2 des Drehpunktes der zweiten Rolle zum Drehpunkt des Rahmens und dass ihr radialer Abstand xz zuzüglich dem Radius der Zusatzrolle kleiner ist als der minimale radiale Abstand x3 des Drehpunktes der dritten Rolle zum Drehpunkt des Rahmens, abzüglich des Radiusses der dritten Rolle und dass der oberste Punkt der Zusatzrolle in einer ersten Übergangsposition, in welcher die obersten Punkte der ersten und zweiten Rolle eine horizontale Rollgangsebene bilden, in einem vorbestimmten Abstand w unterhalb dieser Rollgangsebene angeordnet ist. Dadurch wird die Zusatzrolle und gegebenenfalls auch die weitere Zusatzrolle zumindest etwas vor der von dem i. d. R. noch warmen Coil abgegebenen Wärmestrahlung geschützt. Das ist sinnvoll, eventuell sogar notwendig, weil es in dieser Phase auch keinen zusätzlichen Bandkontakt gibt, der dem Walzgut zusätzliche Wärme entzieht.
Die erfindungsgemäße Zusatzrolle bietet den Vorteil, dass die Position des Coils während seines Transfers von der Aufwickelstation in die Abwickelstation und der Zeitpunkt, wann das Coil die Aufwickelstation verlässt, besser bzw. genauer bestimmbar sind. Daraus resultiert der Vorteil, dass die Produktionsrate gegenüber dem klassischen passiven Transfer erhöht werden kann, weil das Anwickeln des nachfolgenden Bandes früher beginnen kann. Nähere Erläuterungen dazu erfolgen bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
Der Transfer des Coils von der Aufwickelstation in die Abwickelstation kann gemäß einem Ausführungsbeispiel vorteilhafterweise dadurch erleichtert werden, dass mindestens eine Verlagerungseinrichtung vorgesehen ist zum optionalen und individuellen Verlagern der dritten und/oder der vierten Rolle, welche die Abwickelstation bilden, unter die durch die erste und zweite Rolle in einer ersten Übergangsposition gebildeten Rollgangsebene E1.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist zwischen der zweiten Rolle und der Zusatzrolle an dem Rahmen eine weitere Zusatzrolle drehgelagert. Diese weitere Zusatzrolle ist derart an dem Rahmen positioniert, dass sie mit ihrem äußeren Umfang über eine fiktive - der Rollgangsebene E1 zugewandte - tangentiale Verbindungslinie zwischen den äußeren Umfängen der zweiten Rolle und der Zusatzrolle übersteht. Durch das Vorsehen der weiteren Zusatzrolle wird die Position des Coils und der Zeitpunkt des Verlassens der Aufwickelstation noch besser bestimmbar. Außerdem bietet die weitere Zusatzrolle den Vorteil, dass der Transfer des Coils von der ersten über die zweite in die dritte Übergangsposition kinematisch glatter abläuft, weil die weitere Zusatzrolle das Coil vorpositioniert, noch bevor die Zusatzrolle an dem Coil angreift.
Vorteilhafterweise verfügt die erfindungsgemäße Coilbox weiterhin über einen Positionsdetektor zum Erzeugen eines Positionshinweises, welches die Position der Zusatzrolle repräsentiert, insbesondere wenn die Zusatzrolle auf die Höhe der durch die erste Rolle und die zweite Rolle in der ersten Übergangssituation gebildete Rollgangsebene oder darüber hinaus angehoben ist. Vorteilhafterweise repräsentiert die Position der Zusatzrolle ihrerseits wiederum auch die Position des Coils während des Coiltransfers.
Die oben genannte Aufgabe der Erfindung wird weiterhin durch ein System gemäß Anspruch 9 gelöst, welches die erfindungsgemäße Coilbox und ein darin aufgewickeltes Coil umfasst. Schließlich wird die Aufgabe weiterhin durch das Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst. Die Vorteile dieser beiden Lösungen entsprechen den oben mit Bezug auf die beanspruchte Coilbox genannten Vorteilen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Coilbox, des Systems sowie des beanspruchten Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Der Beschreibung sind insgesamt 8 Figuren beigefügt, wobei

1 die erfindungsgemäße Coilbox, bestehend aus Aufwickelstation und Abwickelstation in einer ersten Übergangsposition;
2 die erfindungsgemäße Coilbox mit der Aufwickelstation in einer zweiten Übergangsposition;
3 die Coilbox mit der Aufwickelstation in einer dritten Übergangsposition;
4 die erfindungsgemäße Coilbox mit der Aufwickelstation in einer Übergabeposition; und
5-8 den 1 bis 4 entsprechen, mit dem einzigen Unterschied, dass nunmehr eine weitere Zusatzrolle zwischen der zweiten Rolle der Aufwickelstation und der Zusatzrolle drehbar angeordnet ist

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschreiben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
1 zeigt die erfindungsgemäße Coilbox 100. Sie besteht aus einer Aufwickelstation 110 zum Aufwickeln eines Metallbandes zu einem Coil und einer Abwickelstation 120. Die Aufwickelstation 110 und die Abwickelstation 120 bestehen ihrerseits jeweils aus einer Mehrzahl von Rollen zum Transport des Metallbandes in der Transportrichtung R. In der Aufwickelstation sind eine erste Rolle 111, eine zweite Rolle 112 sowie als erfindungsgemäße Besonderheit eine Zusatzrolle 116 vorgesehen, die alle an einem gemeinsamen Rahmen 114 drehbar gelagert sind. Der Rahmen 114 mit den besagten Rollen ist um einen Drehwinkel α um einen Drehpunkt D schwenkbar gelagert. Zum Schwenken des Rahmens 114 ist ein Drehantrieb 125 vorgesehen. Der Begriff „Drehantrieb“ umfasst auch einen translatorisch wirkenden Hubzylinder mit dem ebenfalls die Dreh- bzw. Schwenkbewegung realisiert werden kann.
Die Abwickelstation 120 besteht aus mindestens einer dritten Rolle 123 und einer vierten Rolle 124, welche zumindest in vertikaler Richtung, d. h. in ihrer Höhe individuell verlagerbar sein können. Die vertikale Verlagerung bzw. der Höhenunterschied kann durch eine Verlagerungseinrichtung 130 jederzeit variabel erfolgen oder durch sogenannte Zwischenplatten einmalig fest eingestellt werden und dann in dieser Position unverändert bleiben, oder konstruktiv unverrückbar fest eingestellt sein. Die Ausführung mittels der Zwischenplatten bietet den Vorteil, dass weniger Stellfunktionen erforderlich sind. Bei horizontaler Ausrichtung der ersten Rolle 111, der zweiten 112, der dritten Rolle 123 und der vierten Rolle 124 bilden alle diese vier Rollen in ihrer Grund- oder Ausgangsposition eine horizontale Rollgangsebene E1. Sie sind in der Transportrichtung R jeweils hintereinander angeordnet. Die Drehachsen aller Rollen, inklusive der Zusatzrolle 116 sind parallel zueinander angeordnet. Die erfindungsgemäß vorgesehene Zusatzrolle 116 ist an dem Rahmen 114 derart angeordnet, dass ihr radialer Abstand xz zum Drehpunkt D des Rahmens 114 größer ist als der radiale Abstand x2 des Drehpunktes der zweiten Rolle 112 zum Drehpunkt D des Rahmens. Weiterhin ist der radiale Abstand xz der Zusatzrolle 116 zuzüglich dem Radius der Zusatzrolle kleiner als der minimale radiale Abstand x3 des Drehpunktes der dritten Rolle 123 zum Drehpunkt D des Rahmens 114, abzüglich mindestens des Radius ' der dritten Rolle 123. Insbesondere muss eine Kollision mit der Rolle 3 konstruktiv ausgeschlossen werden/sein. Schließlich ist der oberste Punkt der Zusatzrolle 116 in einer ersten in 1 gezeigten Übergangsposition P1 des Rahmens 114 und der daran angeordneten Rollen, in welcher die obersten Punkte der ersten und zweiten Rolle die besagte horizontale Rollgangsebene E1 bilden, in einem vorgegebenen Abstand w unterhalb dieser Rollgangsebene E1 angeordnet. Zwischen der zweiten Rolle 112 und der Zusatzrolle 116 kann eine weitere Zusatzrolle 115 ebenfalls an dem Rahmen 114 drehbar gelagert sein. Die weitere Zusatzrolle 115 ist dann derart an dem Rahmen 114 positioniert, dass sie mit ihrem äußeren Umfang über eine fiktive - der Rollgangsebene zugewandte - tangentiale Verbindungslinie V zwischen den äußeren Umfängen der zweiten Rolle 112 und der Zusatzrolle 116 übersteht.
Die Durchmesser der Zusatzrolle 116 und der weiteren Zusatzrolle 115 sind kleiner als die Durchmesser der ersten bis vierten Rolle, beispielsweise 2/3 oder ½.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Coilbox einen Positionsdetektor 140 aufweisen zum Erzeugen eines Positionssignals, welches die Position der Zusatzrolle repräsentiert, insbesondere wenn die Zusatzrolle 116 auf die Höhe der durch die erste Rolle 111 und die zweite Rolle 112 in der ersten Übergangsposition P1 gebildete horizontale Rollgangsebene E1 oder darüber hinaus angehoben ist. Der Positionssensor 140 kann auch ausgebildet sein, die Position des Rahmens 114 zu erfassen, wobei die Position der Zusatzrolle dann über eine kinematische Beziehung bestimmbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die erfasste Position des Rahmens repräsentativ für die Position der Zusatzrolle.
Am Anfang der Aufwickelstation 110 ist typischerweise ein Formbereich mit Einlaufrollen vorhanden zum Führen von in die Coilbox einlaufendem neuen Metallband und mit Biegerollen und einer Formrolle zum Formen des Anfangs des neuen Metallbandes zu einem Coilauge für ein in der Aufwickelstation neu aufzuwickelndes Coil. Der Formbereich der Aufwickelstation 110 ist jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und deshalb auch nicht in den Figuren dargestellt. In dem Formbereich der Aufwickelstation wird das einlaufenden Metallband zu dem Coil 20 aufgewickelt und zunächst auf der ersten Rolle 111 und der zweiten Rolle 112 der Aufwickelstation 110 abgelegt, wobei die erste und zweite Rolle horizontal ausgerichtet sind und die horizontale Rollgangsebene E1 bilden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird diese Position als Ausgangsposition für diese beiden Rollen bezeichnet. Z. B. durch kurzzeitiges Schwenken des Rahmens 114 im Uhrzeigersinn wird das Coil aus seiner Ablageposition auf den ersten beiden Rollen 111 und 112 dazu veranlasst, in die in 1 gezeigte erste Übergangsposition P1 zu gleiten. In dieser ersten Übergangsposition P1 wird das Coil 20 alleine durch die zweite Rolle 112 der Aufwickelstation 110 und die dritte Rolle 123 der Abwickelstation 120 getragen. Sobald das Coil 20 diese erste Übergangsposition P1 erreicht hat, wird sodann der Rahmen 114 wieder in seine Ausgangsposition geschwenkt, wie in 1 gezeigt. Alternativ oder zusätzlich zu dem kurzzeitigen Verschwenken des Rahmens 114 in und entgegen dem Uhrzeigersinn kann das Coil auch durch Aufbringen einer Zugkraft auf das freie Ende des zu dem Coil aufgewickelten Metallbandes in die erste Übergangsposition P1 gezogen werden. Der Zug auf das freie Ende des Metallbandes in der Transportrichtung R kann beispielsweise durch ein der Coilbox nachgeschaltetes Walzgerüst aufgebracht werden, wenn das freie Ende des zu dem Coil aufgewickelten Metallbandes in den Walzspalt des Walgerüstes eingespannt wird. Das Walzgerüst ist in den beigefügten Figuren nicht gezeigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Coilbox hat zum Ziel, das aufgewickelte Coil 20 innerhalb der Coilbox 100 von der Aufwickelstation 110 über mehrere Übergangspositionen P1, P2 und P3 und eine Übergabeposition P4 in Transportrichtung R in die Aufwickelstation 120 zu transferieren.
In der in 1 gezeigten ersten Übergabeposition wird das Coil 20 alleine durch die zweite Rolle 112 und die dritte Rolle 123 getragen. Zum Transferieren des Coils 20 in die Abwickelstation 120 wird in einem ersten Verfahrensschritt der Rahmen 114 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Winkel aP2 nur soweit geschwenkt, dass die Zusatzrolle 116 an dem Außenumfang des Coils 20 anliegt.
Dies bezeichnet die zweite Übergansposition P2 wie in 2 gezeigt. In dieser Situation ist es wichtig, dass der in die Horizontale projizierte Abstand xzp zwischen der Drehachse in der Zusatzrolle 116 und dem Drehpunkt des Rahmens 114 kleiner ist als der in die Horizontale projizierte Abstand xcp zwischen dem Schwerpunkt des Coils 20 und der Drehachse D des Rahmens 114. Die besagte Beziehung zwischen den Abständen xcp und xzp stellt sicher, dass das Coil 20 bei einer nachfolgenden weiteren Schwenkung bzw. Drehung des Rahmens 114 entgegen dem Uhrzeigersinn nicht nur angehoben, sondern auch in Transportrichtung R weiter in die in 3 gezeigte dritte Übergangsposition transferiert wird.
In dieser dritten Übergansposition wird das Coil nur noch von der Zusatzrolle 116 und der dritten Rolle 123 getragen. Die Drehachse der Zusatzrolle 116 befindet sich jedoch noch unterhalb einer fiktiven Verbindungslinie zwischen dem Punkt D des Rahmens 114 und der Mittelachse des Coils 20. Erst wenn der Rahmen 114 noch ein Stück weiter entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird, so dass sich die Drehachse der Zusatzrolle 116 auf der Verbindungslinie zwischen der Drehachse D des Rahmens und dem Mittelpunkt des Coilauges befindet, hat das Coil 20 die in 4 gezeigte Übergabeposition P4 erreicht. Das Coil 20 befindet sich jetzt in einem quasistabilen Gleichgewichtszustand, weil sein Schwerpunkt genau über dem Mittelpunkt der Drehachse der dritten Rolle 123 liegt. Ein weiterer Transport des Coils 20 in die in 4 gestrichelt angedeutete Zielposition, in welcher das Coil 20 stabil auf der dritten Rolle 123 und der vierten Rolle 124 der Abwickelstation 120 liegt, kann nun nicht mehr durch ein weiteres Verschwenken des Rahmens 114 erreicht werden. Stattdessen wird das Coil aus dem labilen Gleichgewichtszustand in die stabile Lagerung auf den Rollen 123 und 124 bewegt durch Aufbringen eines Bandzuges auf das freie Ende des zu dem Metallband aufgewickelten Coils in Transportrichtung R. In der Übergabeposition P4 darf das Coil 20 mit dem tiefsten Punkt an seinem äußeren Umfang um nicht mehr als einen vorgegebenen zulässigen maximalen Abstand Amax unter die Oberkante der dritten Rolle 123 abgesenkt sein. Dies ist die Voraussetzung dafür, dass das besagte Ziehen des Coils 20 in die stabile Gleichgewichtslage, wie in 4 gestrichelt dargestellt, alleine durch Bandzug realisiert werden kann. Um den Übergang des Coils 20 von der Übergabeposition P4 in die stabile Auflage auf der dritten und vierten Rolle 123, 124 zu erleichtern, kann die vierte Rolle 124 gegenüber der horizontalen Ebene E1 abgesenkt sein, wie in 4 gezeigt.
5 bis 8 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei zusätzlich zu der Zusatzrolle 116 noch eine weitere Zusatzrolle 115 an dem Rahmen 114 drehbar gelagert ist. Die genaue Positionierung der weiteren Zusatzrolle 115 an dem Rahmen wurde oben bereits beschrieben. Die 5 bis 8 zeigen analog zu den 1 bis 4 jeweils die unterschiedlichen Übergangspositionen P1, P2 und P3, die das Coil 20 durchlaufen muss, bevor es in die Übergabeposition P4 gelangt, die in 8 für das zweite Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Die Übergangspositionen P1, P2 und P3 sowie die Übergabeposition P 4 werden insbesondere dadurch erreicht, dass der Rahmen 114 zunehmend weiter entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird. In der Übergabeposition P4 erreichen insbesondere die zweite Rolle 112, aber auch die weitere Zusatzrolle 115 und die Zusatzrolle 116 ihren jeweiligen oberen Endpunkt. Für die zweite Rolle 112 ist dieser mit Top2 gekennzeichnet. Dies gilt sowohl für das erste Ausführungsbeispiel ohne weitere Zusatzrolle wie auch für das zweite Ausführungsbeispiel mit der weiteren Zusatzrolle.
In der ersten Übergangsposition P1 gemäß 5 ist zu erkennen, dass das Coil 20 zunächst alleine durch die zweite Rolle 112 und die dritte Rolle 123 getragen wird. Sowohl die weitere Zusatzrolle 115 wie auch die Zusatzrolle 116 sind noch unterhalb des Coils 20 angeordnet, ohne dieses zu kontaktieren. Erst beim Übergang von der ersten Übergangsposition in die zweite Übergangsposition gemäß 6 durch ein Verschwenken des Rahmens 114 mit den daran angeordneten Rollen entgegen dem Uhrzeigersinn kommt zusätzlich zu der zweiten und dritten Rolle auch die weitere Zusatzrolle 115 zur Anlage am äußeren Umfang des Coils 20. Auch hier ist es wichtig, analog zu der Beschreibung der 2, dass der in die Horizontale projizierte Abstand xcp zwischen dem Mittelpunkt des Coils 20 und der Drehachse D des Rahmens 114 größer ist als der in die Horizontale projizierte Abstand xwzp zwischen der Drehachse der zur Anlage gebrachten weiteren Zusatzrolle und dem Drehpunkt D des Rahmens 114. Die Begründung für dieses Abstandskriterium ist die gleiche wie in der Beschreibung zur 2 erläutert, nämlich dass beim weiteren Verschwenken des Rahmens 114 das Coil 20 nicht nur angehoben werden muss, sondern auch eine Kraftkomponente in der Transportrichtung R erfahren soll.
Bei dem Übergang von der zweiten Übergangsposition P2 in die dritte Übergangsposition P3 durch weiteres Verschwenken des Rahmens 114 entgegen dem Uhrzeigersinn kommt es zur Ablösung des Coils 20 von der zweiten Rolle 112 und stattdessen zur weiteren Anlage der Zusatzrolle 116 an dem Coil 20. Das Coil 20 wird nunmehr von der weiteren Zusatzrolle 115, der Zusatzrolle 116 sowie der dritten Rolle 123 gestützt; siehe 7.
Durch ein noch weiteres Verschwenken des Rahmens 114 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Drehachse D wird das Coil 20 noch weiter in die Transportrichtung R gedrückt bzw. verschoben und gelangt so in die Übergabeposition P4; siehe 8. In dieser Übergabeposition P4 hat sich das Coil 20 von der weiteren Zusatzrolle 115 gelöst und liegt nunmehr nur noch auf der Zusatzrolle 116 und der dritten Rolle 123 auf. In dieser Übergabeposition befindet sich das Coil 20 in einer labilen Gleichgewichtssituation. Alle Rollen an dem Rahmen 114 haben jeweils ihre obere Endposition erreicht; diese ist für die zweite Rolle 112 auch hier mit dem Bezugszeichen Top2 gekennzeichnet. In der Übergabeposition P4 liegt die Zusatzrolle 116 mit ihrem Mittelpunkt auf einer fiktiven Verbindungslinie zwischen dem Drehpunkt D des Rahmens 114 und dem Zentrum des Coils 20. Im Idealfall, wenn es die Position TOP2 zulässt, wird gegebenenfalls von der oberen Endposition limiert. Das Coil 20 kann auch bei diesem Ausführungsbeispiel entweder durch einen Zug auf das freie Bandende in Transportrichtung R und/oder durch ein Absenken der dritten Rolle 123 unter die Ebene E1 aus der labilen Gleichgewichtslage in eine stabile Gleichgewichtslage überführt werden, wobei das Coil 20 dann auf der dritten Rolle 123 und der vierten Rolle 124 der Abwickelstation 120 aufliegt. Das Verfahren von sowohl der dritten Rolle 123 wie auch der von der vierten Rolle 124, insbesondere in vertikaler Richtung kann durch die Verlagerungseinrichtung 130, die an den Rollen angreift, oder auf andere Weise realisiert werden, wie oben im Rahmen der Beschreibung von 1 erläutert. Ein Absenken der vierten Rolle 124, eventuell auch um einen festen Betrag, erleichtert zum einen die Ablage des Coils in der Abwickelstation und zum anderen die Weiterleitung des abgewickelten Metallbandes in eine nachfolgende Bearbeitungseinrichtung, z. B. ein Walzgerüst.
Für beide Ausführungsbeispiele gilt, dass ein Positionsdetektor vorgesehen sein kann zum Generieren eines Positionssignals, welches signalisiert, dass zumindest eine der an dem Rahmen 114 drehgelagerten Rollen 111, 112, 115, 116 die Übergabeposition P4 und damit ihre jeweilige obere Endlage Top2 erreicht hat. Erfindungsgemäß wird dieses Positionssignal als Bestätigungssignal dafür verwendet, dass das Coil die Aufwickelstation sicher verlassen hat. Erfindungsgemäß wird erst im Ansprechen auf das so generierte Bestätigungssignal der Einlauf eines neuen Metallbandes in den Formbereich der Coilbox 100 zum Formen eines neuen Coils zugelassen. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen der Zusatzrolle 116 und eventuell der weiteren Zusatzrolle 115 wird der grundsätzlich passive Coiltransport, wie er der Erfindung zugrunde liegt, dahingehend angereichert, dass nunmehr durch das erfindungsgemäße Vorsehen der Zusatzrolle die Position des Coils beim Übergang zwischen der Aufwickelstation 110 und der Abwickelstation 120 jederzeit zuverlässig detektiert werden kann, insbesondere durch die Detektion der Positionen der Zusatzrolle 116 und/oder der weiteren Zusatzrolle 115 mit dem Ziel, die Produktivität einer Coilbox mit rein-passiver Coilverlagerung ohne weitere aktive Stellglieder zu erhöhen.
Bezugszeichenliste

100: Coilbox
110: Aufwickelstation
111: erste Rolle
112: zweite Rolle
114: Rahmen
115: weitere Zusatzrolle
116: Zusatzrolle
120: Abwickelstation
123: dritte Rolle
124: vierte Rolle
125: Drehantrieb
130: Verlagerungseinrichtung
140: Positionsdetektor
20: Coil
α: Drehwinkel des Rahmens
αP2: Drehwinkel des Rahmens in Position P2
Amax: maximaler Abstand
D: Drehpunkt
E1: horizontale Rollgangsebene
P1: erste Übergangsposition
P2: zweite Übergangsposition
P3: dritte Übergangsposition
P4: Übergabeposition
R: Materialflussrichtung = Transportrichtung des Coils
TOP2: höchste Position der zweiten Rolle
V: fiktive Verbindungslinie
w: vorbestimmter Abstand
r2: Radius Rolle 116
r3: Radius Rolle 123
xcp: Abstand projiziert
xzp: Abstand projiziert
x2: radialer Abstand
x3: radialer Abstand
xz: radialer Abstand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2257395 B1 [0003]
EP 2616196 B2 [0003]

Claims

Coilbox (100) aufweisend: eine Aufwickelstation (110) zum Aufwickeln eines Metallbandes zu einem Coil (20), wobei die Aufwickelstation aus einer Mehrzahl von Rollen gebildet ist, von denen eine erste Rolle (111) und eine zweite Rolle (112) an einem gemeinsamen Rahmen (114) drehbar gelagert sind, einen Drehantrieb (120) zum Schwenken des Rahmens (114) mit der ersten und zweiten Rolle um einen Drehwinkel α um einen Drehpunkt (D) im Bereich der ersten Rolle (111) zwischen einer Aufwickelposition, in welcher das Metallband zu dem Coil (20) gewickelt wird, über mehrere Übergangspositionen (P1, P2, P3), die das fertig aufgewickelte Coil durchläuft, in eine Übergabeposition (P4) zum Übergeben des Coils (20) an eine Abwickelstation (120); und die durch mindestens eine dritte Rolle (123) und eine vierte Rolle (124) gebildete Abwickelstation (120), in welcher das Metallband von dem Coil (20) abwickelbar ist, wobei die Abwickelstation (120) der Aufwickelstation (110) in Materialflussrichtung (R) nachgeordnet ist; und wobei die zweite Rolle (112) der ersten Rolle (111) und die vierte Rolle (124) der dritten Rolle (123) in Materialflussrichtung (R) nachgeordnet und die Drehachsen aller Rollen parallel zueinander ausgerichtet sind; dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine an dem Rahmen (114) drehbar gelagerte Zusatzrolle (116) vorgesehen ist; dass die Drehachse der Zusatzrolle parallel zu den Drehachsen der ersten bis vierten Rolle liegt; und dass die Drehachse der Zusatzrolle (116) derart an dem Rahmen (114) positioniert ist, dass - ihr radialer Abstand xz zum Drehpunkt (D) des Rahmens (114) größer ist als der radiale Abstand x2 des Drehpunktes der zweiten Rolle zum Drehpunkt des Rahmens; und - ihr radialer Abstand xz zuzüglich dem Radius der Zusatzrolle (116) kleiner ist als der minimale radiale Abstand x3 des Drehpunktes der dritten Rolle (123) zum Drehpunkt (D) des Rahmens (114), abzüglich mindestens des Radius' der dritten Rolle; und - der oberste Punkt der Zusatzrolle in einer ersten Übergangsposition (P1), in welcher die obersten Punkte der ersten und der zweiten Rolle eine horizontale Rollgangsebene (E1) bilden, in einem vorbestimmten Abstand w unterhalb dieser Rollgangsebene (E1) angeordnet ist.
Coilbox (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Übergabeposition (P4) die zweite Rolle (112) ihre obere Endlage (TOP2) erreicht hat.
Coilbox (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zusatzrolle (116) kleiner ist als der Durchmesser der ersten, zweiten, dritten oder vierten Rolle.
Coilbox (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass mindestens eine Verlagerungseinrichtung (130) vorgesehen ist zum optionalen individuellen Verlagern der dritten und/oder der vierten Rolle (123, 124) unter die durch die erste und zweite Rolle (111, 112) gebildete Rollgangsebene (E1).
Coilbox (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zwischen der zweiten Rolle (112) und der Zusatzrolle (116) ebenfalls an dem Rahmen drehgelagerte weitere Zusatzrolle (115), wobei die weitere Zusatzrolle derart an dem Rahmen (114) positioniert ist, dass sie mit ihrem äußeren Umfang über eine fiktive - der Rollgangsebene (E1) zugewandte - tangentiale Verbindungslinie (V) zwischen den äußeren Umfängen der zweiten Rolle (112) und der Zusatzrolle (116) übersteht.
Coilbox (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Positionsdetektor (140) zum Erzeugen eines Positionssignals, welches die Position der Zusatzrolle (116) repräsentiert, insbesondere wenn die Zusatzrolle auf die Höhe der durch die erste Rolle (111) und die zweite Rolle (112) in der ersten Übergansposition (P1) gebildete Rollgangsebene (E1) oder darüber hinaus angehoben ist.
Coilbox (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen am Anfang der Aufwickelstation (110) angeordneten Formbereich mit Einlaufrollen zum Führen von in die Coilbox einlaufendem neuen Metallband und mit Biegerollen und einer Formrolle zum Formen des Anfangs des neuen Metallbandes zu einem Coilauge für ein in der Aufwickelstation neu aufzuwickelndes Coil.
Coilbox (100) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufwickeln des Metallbandes zu einem neuen Coil in der Aufwickelstation der Rahmen (114) mit Hilfe des Drehantriebs (120) in eine Aufwickelposition geschwenkt ist, in welcher die erste und die zweite Rolle eine zu dem Formbereich hin geneigte schiefe Ebene bilden.
System aufweisend die Coilbox (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche sowie ein Coil (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzrolle (116) - und falls vorhanden auch die weitere Zusatzrolle (115) - weiterhin derart an dem Rahmen (114) drehgelagert ist, dass - wenn der Rahmen aus der ersten Übergangsposition (P1) um einen Drehwinkel aP2 in eine zweite Übergangsposition (P2) geschwenkt ist, in welcher die Zusatzrolle (116) oder die weitere Zusatzrolle (115) das von der zweiten und dritten Rolle (112, 123) getragene Coil (20) erstmalig berührt - der in die Horizontale projizierte Abstand xz_P bzw. xwz_P zwischen der Drehachse der Zusatzrolle (116) bzw. der weiteren Zusatzrolle (115) und dem Drehpunkt des Rahmens (114) kleiner ist als der in die Horizontale projizierte Abstand xc_P zwischen dem Schwerpunkt des Coils und Drehpunkt (D) des Rahmens (114).
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass - wenn der Rahmen über die dritte Übergangsposition (P3) hinaus in die Übergabeposition (P4) geschwenkt und das Coil (20) nur noch durch die dritte Rolle (123) und die Zusatzrolle (116) abgestützt ist - das Coil (20) mit dem tiefsten Punkt an seinem äußeren Umfang um nicht mehr als einen vorgegebenen zulässigen maximalen Abstand (A_max) unter die Oberkante der dritten Rolle (123) abgesenkt ist.
Verfahren zum Betreiben einer Coilbox (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, aufweisend folgende Verfahrensschritte: Aufwickeln des Metallbandes zu einem Coil (20) in der Aufwickelstation der Coilbox; Überführen des aufgewickelten Coils (20) über mehrere Übergangspositionen (P1, P2, P3) innerhalb der Aufwickelstation (110) in die in Materialflussrichtung (R) nachgeordnete Abwickelstation(120) der Coilbox (20) durch Aufbringen einer Zugkraft auf den Anfang des zu dem Coil aufgewickelten Metallbandes und durch Anheben von zumindest der zweiten Rolle (112) der Aufwickelstation in eine Übergabeposition (P4) durch Schwenken um den Drehpunkt (D) des Rahmens; dadurch gekennzeichnet, dass zum Erreichen der Übergabeposition (P4) der Rahmen mit der daran drehgelagerten ersten und zweiten Rolle sowie der Zusatzrolle (116) und gegebenenfalls der weiteren Zusatzrolle (115) soweit um den Drehpunkt des Rahmens (D) geschwenkt wird, dass die Zusatzrolle (116) oder die weitere Zusatzrolle (115) über die durch die erste Rolle (111) und die zweite Rolle (112) in der ersten Übergangsposition (P1) gebildete horizontale Rollgangsebene (E1) hinaus angehoben wird; und dass sich das Coil (20) in der Übergabeposition (P4), gestützt nur noch von der dritten Rolle (123) und der Zusatzrolle (116) in einem quasilabilen Gleichgewicht befindet.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionssignal generiert wird, wenn eine der Rollen an dem Rahmen (114), insbesondere die Zusatzrolle (116) über die durch die erste Rolle (111) und die zweite Rolle (113) in ihrer Ausgangsposition gebildete horizontale Rollgangsebene (E1) hinaus angehoben wird; und in der Übergabeposition (P4) ihre jeweilige obere Endlage (TOP2) erreicht hat und dass dieses Positionssignal verwendet wird als Bestätigungssignal dafür, dass das Coil (20) die Aufwickelstation (110) sicher verlassen hat.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass erst im Ansprechen auf das generierte Bestätigungssignal der Einlauf eines neuen Metallbandes in den Formbereich der Coilbox (100) zum Formen eines neuen Coils zugelassen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zugkraft auf den Anfang des zu dem Coil (20) aufgewickelten Metallbandes aufgebracht wird und/oder die dritte Rolle (123) gegenüber der Rollgangsebene (E1) abgesenkt wird, zum Überführen des Coils aus der Übergabeposition (P4) in die Abwickelstation (120), wo das Coil auf der dritten und vierten Rolle (123, 124) stabil gelagert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft aufgebracht wird durch ein der Abwickelstation (120) in Materialflussrichtung nachgeordnetes Walzgerüst zum Walzen des Metallbandes.