DE102004000057A1

DE102004000057A1 - Tragwalzen-Wickelmaschine

Info

Publication number: DE102004000057A1
Application number: DE102004000057A
Authority: DE
Inventors: Andreas Koronai
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2006-06-08
Also published as: DE502005004566D1; EP1661835B1; ATE399733T1; EP1661835A1

Abstract

Eine Tragwalzen-Wickelmaschine zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf eine Hülse (2) zu einer Wickelrolle (3) mittels einer ersten Stützwalze (1), die wenigstens im Wesentlichen unterhalb der Wickelrolle (3) angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der Wickelrolle (3) oberhalb der ersten Stützwalze (1) eine zweite und eine dritte Stützwalze (4, 5) angeordnet sind, die jeweils mit der Wickelrolle (3) einen Nip bilden.

Description

Tragwalzen-Wickelmaschinen werden zum Aufwickeln von Papier- oder Kartonbahnen zu Wickelrollen eingesetzt. Die Tragwalzen-Wickelmaschinen weisen beispielsweise zwei angetriebene Tragwalzen auf, auf denen die Wickelrollen beim Aufwickeln nebeneinander mit fluchtenden Hülsen aufliegen. Dabei ist es auch bekannt, die Härte eines auf zwei zueinander parallelen Tragwalzen abgestützten Wickels beim Aufwickeln durch Lastverteilung des Wickels auf die Tragwalzen zu beeinflussen. Zu diesem Zweck werden Tragwalzen gleichen oder verschiedenen Durchmessers verwendet, die in unterschiedlichen Horizontalebenen angeordnet sind. Die Beeinflussung der Wickelhärte erfolgt durch sogenannte Belastungswalzen. Die zusätzliche Belastung der Hülsen oder Wickel ist besonders zu Beginn des Wickelvorgangs wichtig. Dadurch soll eine definierte Wickelhärte erreicht werden. Bei ansteigendem Wickeldurchmesser wird die Wickelhärte immer mehr durch die ansteigende Gewichtskraft der Wickelrolle bestimmt. Der Druck der Belastungswalze wird dementsprechend vermindert, bis diese nahezu über der Wickelrolle schwebt. Ab diesem Zeitpunkt ist es jedoch nicht mehr im nennenswerten Umfang möglich, über die Druckwalze die Wickelhärte zu beeinflussen; diese wird ausschließlich durch die Nipgeometrie und die eigene Gewichtskraft bestimmt. Da der optimale Wickelaufbau allerdings eine nach außen abnehmende Wickelhärte aufweist, wäre eine weitere Entlastung der Wickelrolle in den Nips mit den Tragwalzen wünschenswert. Es kommen auch Tragwalzen-Wickelmaschinen mit Tragwalzen unterschiedlichen Durchmessers zum Einsatz. Hierbei ist es bekannt, dass man beim Wickeln auf der Tragwalze kleineren Durchmessers eine härtere Wicklung als beim Wickeln auf der Tragwalze größeren Durchmessers erhält. Man hat versucht, den Nachteil, dass mit zunehmendem Wickeldurchmesser der innere Bereich des Wickels vom äußeren Bereich radial zusammengedrückt wird, dadurch zu vermeiden, dass man den Wickelvorgang mit einer größeren Wickelhärte begonnen hat. Diese Art des Wickelns führte jedoch zu einer zu hohen Härte des Wickels im äußeren Bereich. Es entstanden Falten, Platzstellen und Risse.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man sich in der Vergangenheit mit kleineren Wickeldurchmessern begnügt, bei denen die Wickelhärte auch im äußeren Bereich unter einer tragbaren Grenze lag. Ferner zeigte sich, dass beim Abwickeln einer Materialbahn die Bearbeitung der Materialbahn an einer der Wickelmaschine nachgeordneten Station Genauigkeitsprobleme mit sich brachte. Bei einem Querschneider konnte das vorgegebene Format nicht genau eingehalten werden. Es wurde festgestellt, dass dieser Effekt auf wechselndem Zug in der Warenbahn zurückzuführen war. Messungen der Wicklungshärte über den Wickeldurchmesser zeigten, dass diese um einen mittleren Wert schwankte.

In der DE 31 21 039 C3 und der EP 0 640 544 B1 werden Verfahren zum Wickeln einer Materialbahn auf zwei Tragwalzen unterschiedlichen Durchmessers beschrieben. Hierbei liegt entweder die kleinere Tragwalze mit ihrer Achse insbesondere während des gesamten Wickelvorgangs, unverändert in einer Horizontalebene über oder unter der Horizontalebene, in der die Achse der größeren Tragwalze liegt, wobei die Achse des Wickels zwischen den Vertikalebenen der Achsen der Tragwalzen gehalten wird, oder die Achse der größeren Tragwalze liegt höher als die Achse der kleineren Tragwalze und die Wickelvorrichtung weist Achsverlagerungsmittel zum achsparallelen Verlagern der Achse der kleineren Tragwalze bezüglich der Achse der größeren Tragwalze auf.

Eine Tragwalzen-Wickelmaschine der eingangs genannten Art ist aus der EP 0 829 438 B1 bekannt, gemäß der die Wickelrolle oberhalb einer Stützrolle aufgewickelt wird. Seitlich der Wickelrolle ist eine Stützvorrichtung vorhanden, durch die die Wickelrolle während des Wickelvorgangs zumindest teilweise abgestützt wird. Die Stützvorrichtung wird während des Aufwickelns entlang des Umfangs der Wickelrolle verschoben. Der Aufbau der herzustellenden Wickelrolle wird in Richtung der Breite oder des Umfangs durch Belasten oder Stützen über unabhängig steuerbare Belastungs-Trage-Einheiten profiliert.

Aufgabe der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Tragwalzen-Wickelmaschine zu schaffen, in der eine Wickelrolle mit einem über den gesamten Wickel gleichförmigen Aufbau der gewickelten Materialbahn aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Tragwalzen-Wickelmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass auf beiden Seiten der Wickelrolle oberhalb der ersten Stützwalze eine zweite und eine dritte Stützwalze angeordnet sind, die jeweils mit der Wickelrolle einen Nip bilden.

Damit ist es gemäß der Erfindung möglich, eine Wickelrolle mit einem harten Wickelkern und einer mit anwachsendem Wickel reduzierten Linienlast im Nip herzustellen. Es wird eine völlig neue Wickeltechnologie geschaffen, in der die Vorteile der Wickelmaschine mit einer Stützwalze, die in der kontrollierbare Wickelhärte und den vor allem bei großen Wickeln geringen Nipkräften besteht, und der Tragwalzen-Wickelmaschine kombiniert, die in einer preisgünstigen Konstruktion und hoher Produktivität besteht. Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, vibrationsarme Papiere so aufzuwickeln, dass die Gefahr eines Roll Kick-outs minimiert wird. Unter einem Roll Kick-out versteht man ein durch Vibrationen hervorgerufenes unbeabsichtigtes Herausspringen der Wickelrollen aus dem Wickelbett.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Vorzugsweise sind die zweite und die dritte Stützwalze jeweils auf Schwingen, Gelenken und/oder auf Linearführungen gegenüber der Wickelrolle schwenkbar bzw. verschiebbar angeordnet.

Mit Vorteil wird vorgesehen, dass die zweite und die dritte Stützwalze einen kleineren Durchmesser als die erste Stützwalze aufweisen. Dadurch lassen sich auch Wickelhülsen mit kleinen Durchmessern mit größtmöglicher Sorgfalt bewickeln.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass sich die zweite und die dritte Stützwalze elastisch, insbesondere mittels einer Feder, eines Pneumatik- oder eines Hydraulikzylinders oder einer elastischen Beschichtung, gegen die Wickelrolle abstützen.

Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn die zweite Stützwalze positionsgeregelt und die dritte Stützwalze druckgeregelt bezüglich der Wickelrolle angeordnet sind. Zur besseren Kernanwicklung der Wickelrolle auf der Wickelhülse wird durch die Stützwalzen auf die Außenlagen des Papiers jeweils ein Drehmoment ausgeübt.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, in einer Tragwalzen-Wickelmaschine auf eine Hülse zu einer Wickelrolle mittels einer ersten Stützrolle, oberhalb deren in die Wickelrollen von beiden Stirnseiten Hülsenführungsköpfe hineingefahren werden, die sich mit zunehmendem Rollendurchmesser nach oben bewegen. Dabei beschreiben die Hülsenführungsköpfe eine gegenüber der Vertikalen unter einem spitzen Wickel geneigte Bahn.

Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass sich zusätzlich eine zweite und eine dritte Stützwalze oberhalb der ersten Stützwalze gegen die Wickelrolle abstützen oder diese tragen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Druck, den die zweite und die dritte Stützwalze auf die Wickelrolle ausüben, während des Aufwickelns entsprechend dem Durchmesser der Wickelrolle und der gewünschten Wickelhärte eingestellt wird.

Mit Vorteil wird zusätzlich vorgesehen, dass die zweite und die dritte Stützwalze während des Aufwickelns auf einer kreisähnlichen Bahn nach außen schwenken.

1: Stützwalze
2: Wickelhülse
3: Wickelrolle
4: Stützwalze
5: Stützwalze
6: Schwinge
7: Schwinge
8: Führungspunkt
9: Führungspunkt

Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
1–4 schematische Ansichten einer zwischen drei Stützwalzen gehaltenen Wickelrolle, die mit einer Materialbahn bewickelt wird, zu verschiedenen Zeitpunkten während des Wickelvorgangs.
Eine Wickelmaschine (1–4) weist eine Stützwalze 1 auf, die im wesentlichen senkrecht unterhalb einer Wickelhülse 2 positioniert ist. Die Wickelhülse 2 wird mit einem Wickel einer Materialbahn zu einer Wickelrolle 3 (2–4) bewickelt. Seitlich der Wickelhülse 2 liegen zwei Stützwalzen 4, 5 an der Wickelhülse 2 bzw. an der Wickelrolle 3 an. Die Stützwalzen 4, 5 sind jeweils über Schwingen 6, 7 schwenkbar um Führungspunkte 8 bzw. 9 gelagert. Anstelle oder in Verbindung mit den Schwingen 6, 7 kommen Gelenke und Führungen oder Kombinationen daraus zum Einsatz.
Mehrere Hülsen mit auf ihnen aufgewickelten Wickeln von aus durch Schneiden einer einzigen Materialbahn in Längsrichtungen entstandenen Teilbahnen können in Achsrichtung fluchtend zwischen den Stützwalzen 1, 4 und 5 nebeneinanderliegen, wie dies bei einer heute bekannten Doppeltragwalzen-Wickelmaschine bekannt ist. Die nebeneinander angeordneten Wickelhülsen 2 werden durch die von beiden Seiten in den Wickelhülsensatz hineinfahrenden Führungsköpfe in axialer Richtung gespannt. Im Initialstadium liegt die einzelne Wickelhülse 2 oder eine Mehrzahl von Wickelhülsen 2 auf oder in der Nähe des Zenits, d. h. des obersten Punktes, auf dem Umfang der Stützwalze 1 auf. Die Stützwalzen 4, 5 halten sie in Position und sorgen für die notwendigen Linienlasten zur Übertragung der für den Wickelaufbau notwendigen Drehmomente. Durch den einstellbaren Druck, welchen die Stützwalzen 4, 5 auf die Wickelhülse 2 bzw. die Wickelhülsen 2 ausüben, wird die Wickelhärte der Wickelrolle 3 gezielt beeinflusst. Die Stützwalzen 4, 5 haben einen kleineren Durchmesser als die Stützwalze 1.
Bei wachsendem Wickeldurchmesser schwenken die Stützwalzen 4, 5 vorzugsweise auf einer kreisähnlichen Bahn nach außen. Dabei werden die Wickelhülsen 2 auf einer zur Vertikalen geneigten Führung nach oben geführt. Die Stützwalzen können in anderen Ausgestaltungsformen auch andere Formen von Schwenkbewegungen vollziehen. Während des Wickelvorgangs üben die Stützwalzen mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle 3 einen immer geringer werdenden Druck auf die Wickelrolle 3 aus und übernehmen schließlich mehr und mehr die Funktion einer Tragwalze, wie sie die Stützwalze 1 hat.
Während der Bewegung der Stützwalzen 4, 5 wächst die Wickelrolle 3 im wesentlichen senkrecht oberhalb der Stützwalze 1 nach oben. Zur Vermeidung einer Überbestimmung des Systems aus den Stützwalzen 4 und 5 wird eine von ihnen positionsgeregelt und die andere druckgeregelt. Hierbei sind jeweils (nicht dargestellte) Messanordnungen zur Bestimmung der Position bzw. des Anpressdrucks der Stützwalzen 4, 5 gegenüber der Wickelrolle 3 vorhanden, die die von ihnen ermittelten Messergebnisse jeweils an Regeleinrichtungen zur Regelung des optimalen Drucks und der optimalen Position der Stützwalzen 4, 5 weitergeben. Während des Wickelvorgangs üben die Stützwalzen 4, 5 mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle 3 einen kontrollierbaren Druck auf die Wickelrolle 3 aus und übernehmen schließlich mehr und mehr die Funktion einer stützenden Walze, wie sie die Stützwalze 1 hat. Die Drücke sind so gewählt, dass die spezifischen Niplasten aller drei Stützwalzen 1, 4 und 5 so gering wie möglich gehalten werden, um die Wickelfehler zu vermeiden oder um Wickelrollen mit größeren Durchmessern erzeugen zu können.

Claims

Tragwalzen-Wickelmaschine zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf eine Hülse (2) zu einer Wickelrolle (3) mittels einer ersten Stützwalze (1), die wenigstens im wesentlichen unterhalb der Wickelrolle (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der Wickelrolle (3) oberhalb der ersten Stützwalze (1) eine zweite und eine dritte Stützwalze (4, 5) angeordnet sind, die jeweils mit der Wickelrolle (3) einen Nip bilden.
Tragwalzen-Wickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Stützwalze (4, 5) jeweils auf Schwingen (6, 7) und/oder auf Linearführungen gegenüber der Wickelrolle (3) schwenkbar bzw. verschiebbar angeordnet sind.
Tragwalzen-Wickelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Stützwalze (4, 5) einen kleineren Durchmesser als die erste Stützwalze (1) aufweisen.
Tragwalzen-Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Stützwalze (4, 5) elastisch, insbesondere mittels eine Feder, eines Pneumatik- oder Hydraulikzylinders oder einer elastischen Beschichtung der zweiten und der dritten Stützwalze (4, 5), gegen die Wickelrolle (3) drücken oder diese stützen.
Tragwalzen-Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stützwalze (4) positionsgeregelt und die dritte Stützwalze (5) liniendruckgeregelt bezüglich der Wickelrolle (3) angeordnet ist.
Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, in einer Tragwalzen-Wickelmaschine auf eine Hülse (2) zu einer Wickelrolle (3) mittels einer ersten Stützrolle (1), oberhalb deren die Wickelrolle (3) beim Aufwickeln durch eine Achslose abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine zweite und eine dritte Stützwalze (4, 5) oberhalb der ersten Stützwalze (1) gegen die Wickelrolle (3) drücken oder diese tragen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck, den die zweite und die dritte Stützwalze (4, 5) auf die Wickelrolle (3) ausüben, während des Aufwickelns entsprechend dem Durchmesser der Wickelrolle (3) und der gewünschten Wickelhärte eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritte Stützwalze (4, 5) während des Aufwickelns auf einer kreisähnlichen Bahn nach außen schwenken.