Untersuchung der Effektivität verschiedener Steuereinrichtungen zur Beeinflussung des seitlichen Laufverhaltens von Edelstahlprozessbändern

Abstract

In der weit zurückreichenden Geschichte der Fördertechnik haben sich für die kontrollierte Steuerung des lateralen Bandverlaufs von Förderbändern verschiedene Steuereinrichtungen bereits bewährt. So können teilweise kilometerlange Förderstrecken mit dreidimensionaler Streckenführung realisiert werden, wobei diese Lösungen allesamt ein nicht allzu steifes Förderband voraussetzen.<br />Beim Einsatz von Edelstahlprozessbändern können aufgrund der hohen Bandsteifigkeit nur gerade Streckenführungen umgesetzt werden. Selbst bei der einfachsten Anwendung, Prozessband läuft zwischen Antriebs- und Umlenktrommel ohne zusätzlicher Steuereinrichtungen, kommt es wegen Imperfektionen im Prozessband zu einem seitlichen Bandverlauf, welchem über geeignete Steuereinrichtungen zu entgegnen ist. Allerdings erzielen viele der herkömmlichen Steuereinrichtungen aufgrund der hohen Bandsteifigkeit ihre Wirkung nicht zufriedenstellend, beschädigen das Prozessband oder werden selbst in kurzer Zeit defekt.<br />Mit dem am Institut für Konstruktionswissenschaften und Technische Logistik entwickelten Prüfstand wurden deswegen Messungen mit verschiedenen Steu\-er\-einrichtungen zur kontrollierten Beeinflussung des seitlichen Laufverhaltens durchgeführt. Als Steuereinrichtungen kommen eine Umlenktrommel die horizontal schräggestellt, eine Steuerrolle die im oberen Bandtrum frei zwischen der Antriebs- und der Umlenktrommel positioniert, sowohl horizontal schräggestellt als auch vertikal verschränkt werden kann, sowie eine vertikal verschränkbare Antriebstrommel zum Einsatz. Um die Bandposition sowie den Auflaufwinkel exakt vermessen zu können, ist ein optisches Messsystem mit zwei Zeilenkameras aufgebaut worden. Für die Ansteuerung der einzelnen Steuereinrichtung und der Aufzeichnung der Messdaten sowie zur einfachen Implementierung von Reglern ist eine in Echtzeit lauffähige Software entwickelt worden.<br />Die aus den gemessenen Bandverläufen erhaltenen stationären Steigungen, welche den Zielerreichungsgrad für die Ermittlung der Effektivität der einzelnen Steuereinrichtungen darstellt, werden mit den Ergebnissen aus Simulationsmodellen verifiziert. Mit dem erweiterten Bandmaschinenmodell, basierend auf der Biegetheorie zweiter Ordnung, können sämtliche Bandverläufe, Steigungen, Momentenverläufe und Bandspannungen an neuralgischen Punkten des Prüfstands ermittelt werden.<br />Eine Untersuchung hinsichtlich der Effektivität der Steuereinrichtungen zeigt welche Kombinationen der Steuereinrichtungen sinnvoll einsetzbar sind.<br />

Various well established methods for controlling the lateral movement of conveyor belts have long been in use throughout the history of material handling technology. Along with a flexible belt material, this has allowed for the construction of conveyors extending several miles and working in three dimensions.<br />Stainless steel belts, however, are only suitable for straight conveyor runs due to their high level of stiffness. Even in the simplest applications, such as a straight run between a drive and tail pulley with no additional controls, imperfections in the belt will result in lateral movement which require some sort of guide system to prevent this. Many conventional guide systems do not perform satisfactorily because of high belt stiffness, resulting in damage to the belt or the guide system in a relatively short time.<br />Because of this, measurements were performed with the test stand developed by the Institute for Engineering Design and Logistics Engineering using various types of devices for controlling lateral belt movement. The guide system uses a horizontally angled idler pulley, a guide roller (which can be angled both vertically and horizontally) running freely on the upper return belt run between the drive and tail pulleys, and a vertically adjustable drive pulley. An optical measuring system with two line scan cameras was used to measure the precise belt position and running angle. Real time execution software was developed to control the individual guide systems, record measurement data and simplify controller implementation.<br />Stationary gradients obtained from the measured belt runs, which represent the degree of target achievement to determine the effectiveness of individual guide systems, will be verified with the results of simulation models. Using the extended conveyor belt model based on second order bending theory, all belt runs, gradients, moments of deflection and belt tension can be determined at trouble spots on the test stand. A study of the effectiveness of the guide systems demonstrates which combinations of devices can be successfully employed.