DE3119868A1 - Reel for coiling and uncoiling metal strips - Google Patents

Abstract

The invention relates to the constructional design of a reel for cold rolling mills and to the construction of the hydraulic system for operating the reel. The new feature is that the expanding cheeks of the reel are supported in half-shells and these extend over the entire width of the reel (cf. Fig. III and IV). Between the pressure-medium pump and the piston for expanding the cheeks there is a stepped piston with an integrated non-return valve. By virtue of the design of the stepped piston, the pressure medium is pumped through the stepped piston if there is a pressure drop from the pump side to the expander piston side, while, when there is a pressure drop from the expander piston side to the pump side, the non-return valve closes and the pressure transmission ratio of the stepped piston comes into effect (cf. Fig. VII). Application of the invention: reel for cold- and hot-rolled strips subject to high coiling forces. Due to the summation of the coiling forces, the expanding cheeks are pressed together very strongly. In this context, the sturdy mounting and the pressure increase by way of the stepped piston represent a major advantage over previous solutions. <IMAGE>

Description

Haspel zum Auf- und Abwickeln von MetallbändernReel for winding and unwinding metal strips

Die Erfindung betrifft einen Haspel, der in Warm- und Kaltwalzwerken zum Auf- und Abwickeln von Metallbändern verwendet wird. Bei derartigen Einrichtungen ist der Außendurchmesser zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert verstellbar; die Einrichtung zum Verstellen des Durchmessers wird als Spreizeinrichtung bezeichnet. Vor jedem Wickelvorgang ist zunächst der größte Haspeldurchmesser eingestellt; nach dem Wickeln wird der Durchmesser auf den kleinsten Wert verringert, so daß der gewickelte Coil vom Haspel abgeschoben werden kann.The invention relates to a reel that is used in hot and cold rolling mills is used for winding and unwinding metal strips. With such facilities the outer diameter is adjustable between a maximum and a minimum value; the device for adjusting the diameter is referred to as a spreading device. Before each winding process, the largest reel diameter is set first; after the winding, the diameter is reduced to the smallest value, so that the wound Coil can be pushed off the reel.

Die Erfindung befaßt sich mit dem in Fig. I dargestellten Haspeltyp, bei dem zwei Spreizbacken 1 um je eine Spreizachse 2 schwenkbar sind, wobei die Spreizung durch Verschieben eines Spreizkeiles 4 erfolgt. Die Betätigung des Spreizkeiles 4 erfolgt hydraulisch durch Kolben 5, die sich im Grundkörper 3 befinden und durch nicht gezeichnete Rückzugfedern.The invention is concerned with the type of reel shown in FIG. in which two spreading jaws 1 can each be pivoted about a spreading axis 2, the Expansion takes place by moving an expansion wedge 4. The actuation of the expanding wedge 4 is carried out hydraulically by pistons 5, which are located in the base body 3 and through retraction springs not shown.

Erfindungsgegenstände sind: a) Die konstruktive Gestaltung der Lagerung zwischen Spreizbacken 1 und Grundkörper 3 b) Der Aufbau des Hydrauliksystems für die Erzeugung der Spreizbewegung und des Spreizdruckes Zu Punkt a) An der Lagerstelle zwischen Spreizbacke und Grundkörper muß ein Teil der auf die Spreizbacke einwirkenden Kräfte übertragen werden. Diese Kräfte entstehen durch Auf summieren des Bandzuges beim wvickeln. Beträgt z.B. der Bandzug beim Wickeln F und sind n Lagen bereits aufgewickelt, so ergibt sich eine tangential wirkende Zugkraft Ft = n F, F1 welche in ihrer Auswirkung die Spreizbacken zusammendrücken möchte.Subjects of the invention are: a) The structural design of the bearing between expanding jaws 1 and base body 3 b) The structure of the hydraulic system for the generation of the spreading movement and the spreading pressure on point a) at the bearing point between the expanding jaw and the base body must be a part of the acting on the expanding jaw Forces are transferred. These forces are created by adding up the belt tension while wrapping. For example, if the tape tension during winding is F and there are already n layers wound up, there is one tangential tensile force Ft = n F, F1 which, in its effect, would like to compress the spreading jaws.

Eine bekannte Lösung für die Ausbildung der Lagerstelle zwischen der Spreizbacke 1 und dem Grundkörper 3 zeigt Figur II. Die Drehachse 2 wird dabei von einem Bolzen 6 gebildet, der sich in einer Bohrung des Grundkörpers 3 und in zwei Bohrungen der Backe 1 befindet. Bei dieser Lösung in Form eines Scharniers werden die enormen Kräfte zwischen Spreizbacke und Grundkörper nur an den Lagerstellen zwischen Bolzen 6 und Backe 1 bzw. Grundkörper 3 übertragen. Dadurch entstehen im Grundkörper 3 und in der Backe 1 in Breitenrichtung Biegemomente, welche aufgrund des durch den Haspeldurchmesser begrenzten Bauraumes einerseits und in Verbindung mit den hohen Wickelkräften andererseits so groß sind, daß sie zu bleibenden Verformungen von Backe und Grundkörper führen können. Auswirkungen dieser Verformungen sind Exzentrizität (Schlag) des gesamten Haspels und damit Schwingungen in der Frequenz der Haspelumdrehungen, welche vor allem bei Kaltbändern zu wechselnden Banddicken führen. Die geschilderten Vorgänge konnten an einer bekannten Haspelausführung beobachtet werden. Sie führte zu der Entwicklung einer verbesserten Lösung, welche diese Nachteile vermeidet.A known solution for the formation of the bearing point between the Spreading jaw 1 and the base body 3 is shown in FIG. II. The axis of rotation 2 is thereby of a bolt 6 is formed, which is in a bore of the base body 3 and in two Holes of the jaw 1 is located. This solution will be in the form of a hinge the enormous forces between the expanding jaw and the base body only at the bearing points transferred between bolt 6 and jaw 1 or base body 3. This creates in the Base body 3 and in the jaw 1 in the width direction bending moments, which due to the installation space limited by the reel diameter on the one hand and in connection with the high winding forces on the other hand are so great that they lead to permanent deformations can lead from the jaw and the main body. Effects of these deformations are eccentricity (Beat) of the entire reel and thus vibrations in the frequency of the reel revolutions, which lead to changing strip thicknesses, especially with cold strips. The described Processes could be observed on a known reel design. She led to the development of an improved solution which avoids these disadvantages.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Lagerstelle zwischen Spreizbacke 1 und Grundkörper 3 an mindestens einem der Teile 1 und 3 als Halbschale oder als Pfanne ausgebildet ist, in welcher das Gegenstück des anderen Teiles oder ein Bolzen gelagert ist, wobei sich diese Lagerung über die gesamte Backenbreite erstreckt. Dadurch wird die gesamte Kraft, die zwischen Spreizbacke 1 und Grundkörper 3 an der Lagerstelle übertragen wird, gleichmäßig über die gesamte Breite verteilt, wodurch Biegebeanspruchungen im Grundkörper und Spreizbacke sowie Exzentrizitäten aufgrund bleibender Verformungen vermieden werden.According to the invention this is achieved in that the bearing point between Spreading jaw 1 and base body 3 on at least one of parts 1 and 3 as a half-shell or is designed as a pan in which the counterpart of the other part or a bolt is mounted, this mounting over the entire width of the jaws extends. As a result, the entire force between the expanding jaw 1 and the base body 3 is transferred at the storage point, evenly distributed over the entire width, thereby bending stresses in the base body and expanding jaw as well as eccentricities due to permanent deformations can be avoided.

Figur III und Figur IV - letztere stellt einen Schnitt in Richtung der Schwenkachse 2 dar - zeigen eine mögliche Lösung, bei welcher sowohl Spreizbacke als auch Grundkörper mit einer halbschalenförmigen Lagerstelle versehen sind. Zwischen beiden Lagerstellen befindet sich ein Bolzen 7.Figure III and Figure IV - the latter represents a section in the direction the pivot axis 2 - show a possible Solution for which both expanding jaw and base body with a half-shell-shaped bearing point are provided. A bolt 7 is located between the two bearing points.

Figur V zeigt eine Lagerung in Form der an sich bekannten Pfannen-Schneidenausführung.Figure V shows a storage in the form of the known pan-cutting design.

Zu Punkt b) Das Hydrauliksystem für den Haspel hat zwei Aufgaben zu erfüllen: A: Erzeugung der Bewegungen zur Durchmesservergrößerung = Spreizung und zur Durchmesserverkleinerung = Einfall B: Übertragen der auf den Kolben 5 wirkenden Kräfte, die beim Wickeln entstehen und die von den Backen 1 auf Keil 4 und von dort auf Kolben 5 wirken.Regarding point b) The hydraulic system for the reel has two tasks meet: A: Generation of movements to enlarge the diameter = expansion and to reduce the diameter = incidence B: transfer of the forces acting on the piston 5 Forces that arise during winding and that from the jaws 1 to the wedge 4 and from there act on piston 5.

In Figur VI ist der Aufbau eines bekannten Hydrauliksystems für die Erfüllung der unter A und B genannten Anforderungen gezeigt. Teil 8 stellt die Haspelwelle dar, an welcher der Haspel angeflanscht ist. Leitung 9 mündet im Haspelgrundkörper und in den Zylinderbohrungen. Der in einer Pumpe erzeugte Volumenstrom gelangt über Leitung 10 sowie über die Drehverbindung 11 in die rotierende Haspelwelle 8.In Figure VI, the structure of a known hydraulic system for the Compliance with the requirements mentioned under A and B is shown. Part 8 represents the reel shaft to which the reel is flanged. Line 9 opens into the main body of the reel and in the cylinder bores. The volume flow generated in a pump passes over Line 10 and via the rotary joint 11 into the rotating reel shaft 8.

Beim Spreizvorgang wird das Druckmittel über das Rückschlagventil fi in die Druckleitung 9 befördert. In der Druckleitung 9 herrscht während des Spreizvorganges der Spreizdruck.During the spreading process, the pressure medium is released via the check valve fi conveyed into the pressure line 9. In the pressure line 9 prevails during the expansion process the spreading pressure.

Dieser ist niedrig - ca. 50 bis 100 bar -, da hiermit nur die aus den Rückzugfedern am Spreizkeil und an den Spreizbacken resultierenden Rückhaltekräfte überwunden werden müssen.This is low - approx. 50 to 100 bar - because only the off the retraction springs on the expanding wedge and on the expanding jaws resulting retention forces must be overcome.

Während des Aufwickelns steigt die Kraft, mit welcher die Spreizbacken auf den Spreizkeil drücken, kontinuierlich an.During winding, the force with which the expanding jaws increases Press on the expanding wedge, continuously.

Im gleichen Maße steigt der Druck in der Leitung 9, und es schließt das Rückschlagventil 12. Man kann unterscheiden zwischen Hochdruckseite - Druckleitung 9 bis Rückschlagventil 12 und Ventil 14 - und Niederdruckseite. Ventil 14 wird von den Kolben 13, der mit dem Niederdruck beaufschlagt ist, gehalten. Wegnehmen des Druckes auf der Niederdruckseite bewirkt Öffnen von Ventil 14 und Entleeren des Haspels über Leitung 9, Ventil 14 und Öffnung 16.The pressure in line 9 rises to the same extent and it closes the check valve 12. One can distinguish between high pressure side - Pressure line 9 to check valve 12 and valve 14 - and low pressure side. Valve 14 is held by the piston 13 to which the low pressure is applied. Take away of the pressure on the low-pressure side causes valve 14 to open and empty of the reel via line 9, valve 14 and opening 16.

Ein Nachteil dieses bekannten Systems besteht darin, daß beim Wickeln, also nach dem Aufbau des Hochdruckes -600 bis 700 bar -, auf der Hochdruckseite kein Nachfördern von evtl. Volumenverlusten, bedingt durch Undichtigkeiten bzw. Elastizitäten, erfolgen kann. Dies führt dazu, daß bei Volumenverlusten der Spreizkeil mit steigendem Druck zurückweicht, wodurch ein geringerer Haspeldurchmesser und eine Lücke in der Haspeloberfläche an der Stelle des Spreizkeiles entstehen. Die Durchmesserverringerung kann dazu führen, daß der Coil auf dem eingefallenen Haspel festsitzt.A disadvantage of this known system is that when winding, i.e. after the high pressure has built up - 600 to 700 bar - on the high pressure side no subsequent delivery of any volume losses caused by leaks or Elasticities, can be done. This leads to the fact that in the event of volume losses, the expanding wedge receding with increasing pressure, resulting in a smaller reel diameter and there is a gap in the reel surface at the location of the expanding wedge. the Reduction in diameter can lead to the coil on the collapsed reel stuck.

In die Lücke auf der Haspeloberfläche drückt sich dünnes Band ein, das dann für die Weiterverwendung unbrauchbar ist.Thin tape is pressed into the gap on the reel surface, which is then unusable for further use.

Das neue Hydrauliksystem ist in Figur VII dargestellt. Es erfüllt die Funktionen des bereits beschriebenen Systems und kann zusätzliche Volumenverluste im Hochdruckteil ausgleichen.The new hydraulic system is shown in Figure VII. It fulfills the functions of the system already described and can result in additional volume losses Compensate in the high pressure part.

Erfindungsgemäß wird dies durch folgende Merkmale erzielt: 1.) Ein Stufenkolben 15 befindet sich im Haspelkörper 3 oder in der Haspelwelle 8, die kleine Kolbenfläche 21 des Stufenkolbens 15 ist mit der Hochdruckleitung 9, durch welche die Betätigungskolben 5 beaufschlagt werden, verbunden und die große Kolbenfläche 20 ist über die Niederdruckleitung 24 mit der Hydraulikpumpe 22 gekoppelt.According to the invention, this is achieved by the following features: 1.) One Stepped piston 15 is located in the reel body 3 or in the reel shaft 8, the small one Piston surface 21 of the stepped piston 15 is connected to the high pressure line 9 through which the actuating piston 5 are acted upon, connected and the large piston area 20 is coupled to the hydraulic pump 22 via the low-pressure line 24.

2.) Im Stufenkolben 15 ist zwischen den beiden Kolbenflächen 20, 21 ein Rückschlagventil 17 angeordnet, mit Durchflußrichtung von der großen zur kleinen Kolbenfläche und mit Sperrung in umgekehrter Richtung, wobei das Rückschlagventil 17 mit einem Öffnungsstößel 18 versehen ist, welcher um die Länge 1 aus der großen Kolbenfläche 20 herausragt, so daß beim Entlüften der großen Kolbenfläche 20 der Stößel 18 gegen den Zylinderboden 19 stößt, und das Ventil dadurch geöffnet wird.2.) In the stepped piston 15 is between the two piston surfaces 20, 21 a check valve 17 is arranged, with the flow direction from the large to the small Piston area and with blocking in the reverse direction, with the check valve 17 is provided with an opening plunger 18, which by the length 1 from the large Piston surface 20 protrudes so that when venting the large piston area 20 the plunger 18 pushes against the cylinder base 19, and the valve is thereby opened will.

Zur Erläuterung der Funktion dienen Figur VII und VIII.Figures VII and VIII serve to explain the function.

Figur VIII zeigt das Hydrauliksystem entsprechend Figur VII, jedoch mit geöffnetem Rückschlagventil 17.Figure VIII shows the hydraulic system according to Figure VII, however with open check valve 17.

Die einzelnen Funktionen sind: Spreizen des Haspels Pumpe 22 fördert über Leitung 24. Kolben 15 befindet sich in der in Figur VIII gezeigten Stellung, da er von Feder 23 zurückgedrückt wird. Ventil 17 ist von Stößel 18 geöffnet, so daß der Volumenstrom durch Ventil 17 hindurch in die Druckleitung 9 gelangt und durch die Kolben 5 der Haspel gespreizt wird. Der Druck während des Spreizvorganges ist zunächst niedrig, so daß die aus der Differenz der beiden Kolbenflächen 20 und 21 und dem Druck resultierende Kraft, welche den Kolben in Richtung zur kleinen Fläche bewegen möchte, von der Feder 23 gehalten wird, und der Kolben weiterhin in der in Figur VIII gezeigten Stellung bleibt. Erst nach Beendigung des Spreizvorganges steigt der Druck im System auf den durch die Pumpe 22 aufgebrachten Druck, durch den dann der Kolben 15 in Richtung der kleinen Kolbenfläche bewegt wird. Es entsteht der in Figur VII gezeigte Zustand, das Ventil 17 ist geschlossen, gleichzeitig wird die Druckübersetzung des Stufenkolbens wirksam, so daß sich in der Druckleitung 9 ein Druck ausbildet, der höher ist als der in der Leitung 24 vorhandene Pumpendruck.The individual functions are: Spreading of the reel Pump 22 promotes via line 24. Piston 15 is in the position shown in Figure VIII, since it is pushed back by spring 23. Valve 17 is opened by tappet 18, see above that the volume flow passes through valve 17 into the pressure line 9 and is spread by the piston 5 of the reel. The pressure during the spreading process is initially low, so that the difference between the two piston surfaces 20 and 21 and the pressure resulting force, which pushes the piston towards the small Want to move surface, is held by the spring 23, and the piston continues remains in the position shown in Figure VIII. Only after the expansion process has ended the pressure in the system increases to the pressure applied by the pump 22 which then the piston 15 is moved in the direction of the small piston area. It arises the state shown in Figure VII, the valve 17 is closed, becomes at the same time the pressure intensification of the stepped piston effective, so that in the pressure line 9 forms a pressure which is higher than the pump pressure present in line 24.

Aufwickeln Beim Wickelvorgang bleibt der Druck in der Druckleitung 9 zunächst konstant, erst wenn der aus dem Wickelzug entstehende Druck im Haspel größer wird als das Produkt aus Kolbenübersetzung und Primärdruck in Leitung 24, bewegt sich der Kolben nach rechts, und es öffnet kurzfristig Ventil 17, bis das Gleichgewicht am Kolben wieder hergestellt ist. Das System wirkt dadurch als Maximaldruckbegrenzer.Winding During the winding process, the pressure remains in the pressure line 9 initially constant, only when the pressure in the reel resulting from the winding tension becomes greater than the product of piston ratio and primary pressure in line 24, the piston moves to the right and valve 17 opens briefly until the balance is restored on the piston. The system acts as a maximum pressure limiter.

Ebenso werden evtl. Leckverluste in der Leitung 9 oder an den Kolben 5 durch Nachdrücken des Stufenkolbens 15 in Richtung zur kleinen Kolbenfläche 21 ausgeglichen, so daß der bei der bekannten Ausführung beschriebene "Einfall" des Spreizkeiles nicht stattfindet.Likewise, possible leakage losses in the line 9 or at the piston 5 by pushing down the stepped piston 15 in the direction of the small piston surface 21 balanced, so that the "incidence" of the described in the known embodiment Expanding wedge does not take place.

Öffnen bzw. Einfallen des Haspels Absenken des Druckes in Leitung 24 bewirkt Bewegung des Stufenkolbens in Richtung zur großen Fläche, Anstoßen des Stößels 18 am Zylinderboden 19 und damit Öffnen von Ventil 17. Die Rückzugfedern im Haspel bewegen die Kolben 5 zurück, das Druckmittel kann über Leitung 9, Ventil 17 und Leitung 24 abfließen.Opening or collapsing of the reel. Lowering the pressure in the line 24 causes the stepped piston to move in the direction of the large surface, pushing the The plunger 18 on the cylinder base 19 and thus opening of valve 17. The return springs The pistons 5 move back in the reel, the pressure medium can be released via line 9, valve 17 and line 24 drain.

Claims (2)

Haspel zum Auf- und Abwickeln von Metallbändern Patentansprüche: f zum zum zum Aufwickeln von Metallbändern, bestehend aus Spreizbacken (1), welche um eine Drehachse (2) gegenüber einem Haspelkörper (3) drehbar gelagert sind, und aus mindestens einem Spreizkeil (4), welcher von mindestens einem Kolben (5) nach außen und von Rückzugfedern nach innen bewegt wird, wobei Kolben (5) hydraulisch betätigt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Lagerstelle zwischen Spreizbacke (1) und Grundkörper (3) an mindestens einem der Teile (1 und 3) als Halbschale oder als Pfanne ausgebildet ist, in welche das Gegenstück des anderen Teiles oder ein Bolzen mit der Achse (2) passen, wobei sich diese Lagerung über die gesamte Backenbreite erstreckt.Reel for winding and unwinding metal strips Patent claims: f for for for winding up metal strips, consisting of expanding jaws (1), which are rotatably mounted about an axis of rotation (2) with respect to a reel body (3), and of at least one expanding wedge (4), which is followed by at least one piston (5) is moved outwards and inwards by return springs, with the piston (5) being hydraulic be actuated, that is, that the bearing point between expanding jaw (1) and base body (3) on at least one of the parts (1 and 3) is designed as a half-shell or as a pan, in which the counterpart of the other part or a bolt with the axis (2) fit, with this storage extends over the entire width of the jaws. 2.) Haspel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Ein Stufenkolben (15) befindet sich im Haspelkörper (3) oder in der Haspelwelle (8), die kleine Kolbenfläche (21) des Stufenkolbens (15) ist mit der Hochdruckleitung (9), durch welche Betätigungskolben (5) beaufschlagt werden, verbunden, und die große Kolbenfläche (20) ist über die Niederdruckleitung (24) mit der Hydraulikpumpe (22) gekoppelt. 2.) Reel according to claim 1, characterized by the following features: a) A stepped piston (15) is located in the reel body (3) or in the reel shaft (8), the small piston area (21) of the stepped piston (15) is with the high pressure line (9), through which actuating piston (5) are acted upon, connected, and the large piston area (20) is connected to the hydraulic pump via the low-pressure line (24) (22) coupled. b) Im Stufenkolben (15) ist zwischen den beiden Kolbenflächen (20, 21) ein Rückschlagventil (17) angeordnet, mit Durchflußrichtung von der großen Kolbenfläche (20) zur kleinen Fläche (21) und mit Sperrung in umgekehrter Richtung, wobei dieses Rückschlagventil (17) mit einem Steuerstößel (18) versehen ist, welcher um die Länge 1 aus det großen Kolbenfläche (20) herausragt, so daß beim Bewegen des Kolbens (15) in Richtung zur Kolbenfläche (20) Stößel (18) gegen den Zylinderboden (19) stößt und dadurch Rückschlagventil (17) öffnet. b) In the stepped piston (15) is between the two piston surfaces (20, 21) a check valve (17) is arranged, with the direction of flow from the large piston area (20) to the small area (21) and with locking in the opposite direction, this Check valve (17) is provided with a control plunger (18), which by the length 1 protrudes from the large piston surface (20), so that when the piston (15) is moved in the direction of the piston surface (20) plunger (18) against the cylinder base (19) pushes and thereby opens the check valve (17). c) Am Stufenkolben (15) greift eine Feder (23) an, welche den Kolben (15) in die Endlage, bei welcher Fläche (20) am Zylinderboden (19) anliegt, bewegen möchte.c) A spring (23) engages the stepped piston (15), which pushes the piston (15) into the end position at which surface (20) is in contact with the cylinder base (19) would like to.