Abspulen/Abwickeln

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  • Abrollen
  • Abspulen
  • Abwickeln
  • Abziehen
  • bewegliche Spule
  • drehbares Coil
  • drehbare Spule
  • dynamisches Abwickeln
  • dynamisches Abziehen
  • dynamisches Spulen
  • statisches Abwickeln
  • statisches Abziehen
  • Torsionsspannung

Grundsätzlich sind zwei Methoden gebräuchlich, um ein Richtgut abzuspulen oder abzuwickeln: statisch oder dynamisch.

Im Fall der statischen Abnahme, bei der Spule oder Haspel nicht bewegt wird, erfolgt der Abzug in der Regel in Achsrichtung und erzeugt bei jeder Windungsabnahme eine für den Folgeprozeß nachteilige Helizität oder Verdrallung.

Bei einer dynamischen Abnahme wird der Spulenkörper oder der Haspel um seine vertikal oder horizontal angeordnete Achse gedreht und damit das Richtgut tangential und torsionsfrei abgezogen.

Herunterfallende Windungen werden nur beim vertikalen Abspulen oder Abwickeln riskiert, dies trifft insbesondere bei intermittierenden Prozessen zu. Die horizontale Abnahme ist möglicherweise die technisch aufwendigere, aber für den jeweiligen Folgeprozeß die verarbeitungstechnisch bessere Lösung.

Abspulrichter

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  • Abwickeltechnik
  • Akkumulator
  • Drahtspeicher
  • Speicher
  • Tänzer

Der Abspulrichter ist eine Kombination aus einer Abspul- und Richteinheit in Verbindung mit einem Speicher. Das Endlosmaterial (Richtgut) wird von einer Spule/einem Haspel abgespult/abgewickelt und über mehrere Umlenk- und Tänzerrollen (Speicher) und eine Biegerolle unter Beachtung gleichbleibender Umlenk- und Krümmungsrichtungen der Richteinheit zugeführt. Bis auf die Biegung des Richtgutes mittels der Biegerolle erfolgen alle Umlenkungen um die Umlenkrollen ausschließlich elastisch.

Die Spule/der Haspel ist drehbar gelagert, somit kann auch eine Spule bzw. ein Coil dynamisch abgewickelt werden (Vermeidung zusätzlicher Torsionsspannungen und Helizitäten im Vergleich zum statischen Abwickeln). Spule bzw. Haspel werden durch einen Elektromotor angetrieben. Ein Sensor erfaßt die Position der Tänzerrollen. Das elektrische Signal wird an die Motorelektronik übermittelt. In Abhängigkeit der Tänzerlage wird die Motordrehzahl geregelt.

Die konstante Abzugskraft des Richtgutes setzt sich nur aus der Richtkraft und einem beeinflußbaren Tänzergewicht zusammen. Gerade bei diskontinuierlichen Verarbeitungsprozessen werden wegen der Speicherfunktion zusätzliche Zugkräfte aus der Beschleunigung und der Verzögerung minimiert.

Die Konstruktion gestattet in Abhängigkeit des jeweiligen Richtgutes ein rasches Umrüsten auf andere Richtapparate oder einen Helix- oder Totrichter. Mittels einer Biegerolle, die vom Draht umschlungen wird und auch gebremst werden kann, stellt sich ein Streckbiegerichteffekt ein. Die Richteinheit besteht in der Regel aus einem Richtsystem mit zwei Richtapparaten.

Abzugskraft

  • Abzugskraft
  • Durchziehkraft
  • Durchzugskraft
  • Kraft
  • Reibungskraft
  • Reibungsmoment
  • Richtkraft
  • Transportkraft
  • Trägheitskraft
  • Zugkraft

Bei der Verarbeitung von Richtgut ist das Aufbringen von Kräften und Momenten erforderlich. Durch diese Kräfte und Momente werden die Verformungen und Bewegungen des Richtgutes erzeugt.

Als Abzugskraft wird die Kraft bezeichnet, die erforderlich ist, das Richtgut durch eine Anlage, eine Maschine oder Werkzeuge zu ziehen.

Welche Vorgänge beeinflussen nun die erforderliche Abzugskraft? Sie setzt sich u. a. zusammen aus:

  • Beschleunigungskräften für die Spule/das Coil aufgrund der Trägheit,
  • Reibungskräften zum Überwinden der Lagerreibung der Spule/des Coils,
  • Zugkräften, die durch die Biegungen und Lagerreibung der Umlenkungen entstehen,
  • Zugkräften, die durch die Biegungen und Lagerreibung der Umschlingungen des Richtgutes (besonders beim Totrichter) entstehen,
  • Zugkräften, die durch die Biegungen (u. a. Richtkraft) und Lagerreibung des Richtapparates entstehen.

Für die Ermittlung der Antriebskraft ist es notwendig, die Einflußgrößen der Abzugskräfte zu errechnen oder abzuschätzen.

Die Lagerreibungskräfte sind abhängig von der Art der Lagerung, in der Regel gering und können entsprechend vernachlässigt werden. Bei diskontinuierlichen Verarbeitungsprozessen und großen Spulen- bzw. Coilmassen besitzt die Beschleunigungskraft den größten Anteil an der Gesamtabzugskraft. Der Anteil der Zugkraft aus Biegungen wird mit steigender Anzahl (Richtrollen und Umlenkungen) und einer zunehmenden Zustellung der Richtrollen größer.

Zur besseren und genaueren Beurteilung der entstehenden Abzugskräfte wird die Trennung der Prozesse empfohlen. Entsprechend sollten der Spul- und der Richtprozeß individuell angetrieben werden.

Achsparalleles Richten

  • Achse
  • Achslage
  • achsparalleles Richten
  • Coilachse
  • horizontal
  • horizontale Achse
  • horizontales Richten
  • vertikal
  • vertikale Achse
  • vertikales Richten

Die Ebene der Ausgangskrümmung bestimmt die Anordnung des unmittelbar nachfolgenden Richtapparates. Horizontal gelagerten Spulen (Lage einer Spulenachse ist horizontal), Haspeln oder Umlenkrollen folgen in gleicher Ebene angeordnete Richtrollen (Lage einer Rollenachse horizontal). Äquivalentes gilt für vertikal gelagerte Spulen (Lage einer Spulenachse ist vertikal), Haspeln oder Umlenkrollen.

Die Richt- als auch die Krümmungsebene wird grundsätzlich erst in dem folgenden Richtprozeß geändert.

Zwei immer wiederkehrende Fehler:

  1. Der erste Richtapparat ist nicht achsparallel zur Abspul- oder Umlenkrollenachse angeordnet, sondern um 90 Grad verdreht. Hierbei wird dem Richtgut die notwendige Gegenkrümmung versagt. Das Richtgut erfährt eine Helizität.
  2. Der erste Richtapparat ist achsparallel zur Abspul- oder Umlenkrollenachse angeordnet, aber die erste und dritte Richtrolle berühren das Richtgut nicht auf der Seite der Spule. Dem Richtgut wird die erste notwendige Gegenkrümmung an der in Durchlaufrichtung zweiten Richtrolle versagt. Eine schlechte Richtqualität sowie sich ändernde Restkrümmungen folgen aus diesem Fehler.  

Analyse der Richtgutherstellung

  • Analyse der Richtgutherstellung
  • Richtgutherstellungsprozeß

Die Analyse des Richtgutherstellungsprozesses gilt neben der Analyse des Richtgutes und der des Endproduktes als unabdingbare Voraussetzung für den Aufbau eines korrekten Richtprozesses.

Von der Erzeugung des Urrichtgutes, seiner Erschmelzung bis zu seiner Letzt- oder Endverarbeitung werden die Werkstoffeigenschaften ständig beeinflußt. Das wird allgemein als Gedächtnis (Memory) bezeichnet.

Alle Einzelprozesse prägen dem Richtgut Spannungen auf. Nicht korrekte Richtguthandhabungen beeinflussen den sich ständig ändernden Eigenspannungszustand negativ, wogegen die korrekte Richtguthandhabung zur Vermeidung von zusätzlichen Spannungen führt und somit den Eigenspannungszustand im Prozeßverlauf nahezu konstant hält.

Wenn wir die Spannungen eines Richtgutherstellungsprozesses in vermeidbare und unvermeidbare Spannungen gliedern, so wird deutlich, daß durch das Vermeiden vermeidbarer Spannungen der erforderliche Richtprozeß wesentlich einfacher und konstant gestaltet werden kann und somit nachhaltig bessere Richtergebnisse erzielt werden können, die auch eine gleichbleibende Endqualität zur Folge haben.

Auf Prozesse mit unvermeidbaren Spannungseinflüssen sollten möglichst unmittelbar Korrektur-maßnahmen folgen, um Spannungen abzubauen, zu neutralisieren und nicht zu potenzieren.

Nur mit Hilfe gezielter Korrekturmaßnahmen können konstante Eigenspannungszustände erzeugt werden. So führen z. B. einheitliche Drehrichtungen von Rollen und ein definiertes Umlenken, ohne dabei die Orientierung der Krümmung zu ändern, zu konstanten Eintrittsparametern für einen sich anschließenden Richtprozeß.

Analyse des Endproduktes

  • Analyse des Endproduktes
  • Zielsetzung

Die Analyse des Endproduktes gilt neben der Analyse des Richtgutes und der Analyse des Richtgutherstellungsprozesses als unabdingbare Voraussetzung für den Aufbau eines korrekten Richtprozesses.

Die Qualität eines Endproduktes bestimmt sich durch die vorgegebenen Toleranzen für die Restkrümmung, die Resthelizität, die Streckgrenze und die Zugfestigkeit. Gleichermaßen spielen weitere Qualitätsmerkmale eine Rolle, die sich aus den mechanisch/physikalischen Anforderungen des Endproduktes ergeben.

Realistische Anforderungen definieren die Qualität eines Endproduktes, dessen Toleranzen nicht ungerechtfertigt eingeengt oder ungerechtfertigt von Folgeprozessen diktiert werden sollten.

Gleichfalls spielt die umweltgerechte Produktion eine wichtige Rolle. Beispielsweise können die Eigenschaften eines Endproduktes vor dem Hintergrund der für ihre Erreichung eingesetzten Energie vorgegeben werden.

Analyse des Richtgutes

  • Analyse des Richtgutes
  • Richtgutanalyse

Die Analyse des Richtgutes gilt neben der Analyse des Richtgutherstellungsprozesses und der Analyse
des Endproduktes als unabdingbare Voraussetzung für den Aufbau eines korrekten Richtprozesses.

Bei der Analyse des Richtgutes beschränken wir uns, ungeachtet der festzustellenden Werkstoffparameter, auf die Erfassung der geometrischen Richtgutparameter.

Im Verlauf seiner Herstellung werden dem Richtgut spezifische Krümmungen aufgeprägt. Eine Klassifikation kann wie folgt vorgenommen werden:

  1. Konstante Krümmung in einer Ebene.
  2. Krümmungsbereich in nur einer Krümmungsebene.
  3. Krümmungsbereich mit Radialversatz in einer Krümmungsebene.
  4. Konstante Krümmung und/oder Krümmungsbereich in Krümmungsebenen (Helizitäten).

Gute Voraussetzungen für konstante Verarbeitungsprozesse schafft das Ergebnis I. Alle übrigen Verformungen bedingen einen aufwendigen Weiterverarbeitungsprozeß mit zum Teil wenig konstanten Resultaten. Auch mit noch so aufwendigen Korrekturmaßnahmen ergeben sich nicht konstante Prozeßergebnisse. Beispielsweise können sogenannte  Helix- und Totrichter die Fertigproduktqualität nur eingeschränkt beeinflussen.

Die Analyse des Richtgutes beinhaltet die Festlegung und die Kenntnis der Richtgutparameter.

Antriebseinheit

  • Antrieb
  • Antriebseinheit
  • Raupenabzug
  • Treiber
  • Treibergerüst
  • Vorschub
  • Vorschubeinrichtung
  • Vortreiber

Endlosmaterialien müssen nicht nur gerichtet, sondern auch transportiert, gezogen oder geschoben werden. In der Regel ist dies die Aufgabe der eigentlichen Verarbeitungsmaschine. Bei Prozeßteilungen können Antriebseinheiten dem verarbeitenden Prozeß vor- und auch nachgeschaltet werden. Neben der hierbei entstehenden Prozeßteilung wird gleichzeitig eine Prozeßentlastung geschaffen.

Antriebseinheiten sind Vorschubeinrichtungen, die ein anzutreibendes oder vorzuschiebendes Gut in zwei oder mehreren Rollenpaaren oder Raupen klemmen und mittels einer motorischen Leistung eine Transportkraft aufbringen. Hierbei können jedwede Arten geregelter oder ungeregelter Motoren je nach Aufgabenstellung Einsatz finden. Die Anpreßkraft der Antriebsrollen oder Raupen wird pneumatisch, hydraulisch, motorisch oder manuell aufgebracht. Die Größe der Anpreßkraft ergibt sich aus der notwendigen Transportkraft, die das Richtgut durch Reibschluß bewegt. Die Druckkraft muß einerseits so groß gewählt werden, daß das Richtgut schlupffrei bewegt wird. Andererseits darf sie auch nicht zu groß sein, um plastische Verformungen oder Oberflächenbeschädigungen zu vermeiden.

Standardwerkstoff von Antriebsrollen ist gehärteter Stahl. Es können ohne weiteres auch andere Werkstoffe, wie z. B. Kunststoff oder Vulkollan® verwendet werden. Die Profilierung der Rollen richtet sich nach der jeweiligen geometrischen Querschnittsform des zu transportierenden Materials.

Alternativ zu Rollen werden Antriebsriemen zum Transport eingesetzt. Die Beschichtung der Antriebsriemen variiert je nach Prozeßmaterial, Aufgabenstellung etc.

Für die verschiedenen Einsatzgebiete wurden verschiedene Antriebseinheiten entwickelt:

  • ein angetriebenes Rollenpaar, einseitig gelagert             NA
  • ein angetriebenes Rollenpaar, zweiseitig gelagert          NAB
  • zwei angetriebene Rollenpaare, einseitig gelagert          NAD, NADV
  • zwei angetriebene Rollenpaare, zweiseitig gelagert       NADB
  • zwei Antriebsriemen, einseitig gelagert.                          NAK

Antriebseinheiten lassen sich problemlos mit anderen Elementen kombinieren, so z. B. Richtapparaten, Rollenführungen, Hydraulik- und Pneumatikaggregaten, Schaltschränken etc. Die so entstehenden Maschinen unterstützen existierende Produktionslinien.

Anzahl der Richtrollen

  • Anzahl der Richtrollen
  • Mindestanzahl der Richtrollen
  • Rollenanzahl
  • Rollenzahl

Drei grundsätzliche Faktoren beeinflussen die Anzahl der Richtrollen, der Ausgangs- oder auch Eintrittskrümmungsbereich, die zulässige Restkrümmung, sprich Toleranz des Endproduktes und die Werkstoffparameter, wie z. B. Streckgrenze, Elastizitätsmodul, Eigenspannung und Verfestigung.

Hieraus lassen sich vier einfache und verständliche Faustregeln ableiten:

  • Bei großem Ausgangskrümmungsbereich muß auch die Rollenanzahl steigen.
  • Bei konstanter Ausgangskrümmung ist die Rollenanzahl niedrig.
  • Bei steigender Festigkeit muß die Rollenanzahl größer sein 
  • Bei weicher werdenden Werkstoffen ist die Rollenanzahl kleiner.

Aus diesen vier Regeln lassen sich zwei weitere ableiten: 

  • Bei größerer Rollenanzahl wird der Winkel der Richtkonizität flacher. Der Krümmungsverlauf ist weniger aggressiv. 
  • Bei kleiner Rollenanzahl wird der Winkel der Richtkonizität steiler. Der Krümmungsverlauf ist aggressiver.

Grundsätzlich erhöht sich die Endqualität des Richtgutes (Restkrümmungsbereich klein) mit größer werdender Rollenanzahl (Anzahl der Wechselbiegungen höher).

Ausgangskrümmung

  • Anfangskrümmung
  • Ausgangskrümmung
  • Ausgangskrümmungsbereich
  • Coilkrümmung
  • Eingangskrümmung
  • Einlaufkrümmung
  • Spulenkrümmung

Als Ausgangskrümmung wird die Krümmung des Richtgutes bezeichnet, die das Richtgut vor Einlauf in den Richtapparat besitzt. 

Jedes Richtgut hat nicht nur eine Ausgangskrümmung, sondern mehrere. Daraus ergibt sich ein Ausgangskrümmungsbereich. Dieser Bereich ist die Differenz zwischen minimaler und maximaler Ausgangskrümmung.

Wie entstehen die verschiedenen Ausgangskrümmungen?

Unterschiedliche Ausgangskrümmungen haben ihre Ursachen beispielsweise im Spulprozeß. So besitzen die Innenlagen eines auf einer Spule aufgewickelten Richtgutes eine größere Krümmung als die Außenlagen.

Ob das Richtgut elastisch oder plastisch gebogen wird hängt von vielen Faktoren ab, so z. B. vom Werkstoff des Richtgutes, von der Geometrie und von den Abmessungen, vom Innen- und vom Außendurchmesser der Spule, von der Temperatur beim Aufwickeln.

Unterschiedliche Ausgangskrümmungen haben ihre Ursachen auch in einer nicht korrekten Verarbeitung oder unsachgemäßer Umlenkung des Richtgutes. 

Automatischer Rollensteller

  • Aktor
  • automatischer Rollensteller
  • elektronischer Steller
  • Positionieren
  • Richtrollensteller
  • Richtsteller
  • Rollensteller
  • Stellschlüssel
  • Versteller

Als Innovation zwischen bekannter konventioneller und teilautomatisierter Richttechnik von WITELS-ALBERT wird der automatische Rollensteller zur individuellen Positionierung mindestens einer Richtrolle verwendet. Der im Vergleich zur teilautomatisierten Technik hohe Aufwand wird hier reduziert, indem zur Positionierung mehrerer Rollen ausschließlich ein Aktor und die erforderliche Sensorik verwendet werden. Dabei ist es gleichgültig, ob es sich um Rollen eines Apparates bzw. eines Richtsystems handelt oder um Rollen differenzierter Apparate oder Systeme. 

Mit der Funktionalität der Verstellung von Rollen und in der Flexibilität diese Verstellung übergreifend für viele auch unterschiedliche Systeme mit einem intelligenten Werkzeug zu realisieren, ergibt sich eine neue technische Kategorie der Drahtrichttechnik. Der automatische Rollensteller ermöglicht eine objektive, genaue, jederzeit reproduzierbare und zugleich flexible sowie kostengünstige Positionierung von Richtrollen. Für diese Positionierung werden Informationen zu mit den Rollen in Kontakt stehenden Prozeßmaterialien und zu den Rand- und Umgebungsbedingungen der Rollen berücksichtigt. Die Zustellungen sind vorzugeben und Daten zu den Positionen, der Identifikation von Rollen sowie zum jeweiligen Prozeß werden selbsttätig ermittelt, gespeichert, dokumentiert, visualisiert und übergeordneten Systemen zur Verfügung gestellt.  

Automatisierung

  • automatisierter Richtapparat
  • Automatisierung
  • definiertes Richten
  • Intelligenter Richtapparat
  • verifiziertes Richten

Richten unter Verwendung von Offline- und Online-Daten, einer Basisautomatisierung, mindestens einem Richtapparat, einem Geometrie-Operator, einem Dehngrenzen-Operator und einem Anstell-Operator verstehen wir unter Automatisierung. Der Informationsfluß verläuft in einer Schleife unter Beteiligung aller genannten Elemente mit der Zielsetzung der selbsttätigen Positionierung der Richtrollen unter Berücksichtigung der online identifizierten Produktions-, Produkt- und Prozeßdaten sowie der offline ermittelten technologischen Daten, Apparat-, Richtgut- und Qualitätsdaten. Durch das automatisierte Richten ist es möglich, unabhängig von Schwankungen der Parameter des Richtgutes Durchmesser und Dehngrenze über die Länge des Drahtes eines Coils die gewünschte Richtqualität zu produzieren.