DE102006043639A1

DE102006043639A1 - winder

Info

Publication number: DE102006043639A1
Application number: DE102006043639A
Authority: DE
Inventors: Rolf Van Dr. Haag; Alexander Klupp; Manfred Dr. Mager; Josef Nelles; Christian Pringal; Jürgen Wolf
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2006-09-18
Filing date: 2006-09-18
Publication date: 2008-03-27
Also published as: DE502007006980D1; EP1900663A2; EP1900663A3; EP1900663B1; ATE506306T1

Abstract

Winding machine has winding tube (4) and the rollers (1,2) are deflected due to inertia changing during winding of the winding roll (3). The deflection corresponds to a spring constant suitable through an auto-adaptive system for each roller side as function of the inertia of the winding roll. An independent claim is also included for a method for rolling a material web.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelmaschine zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf mindestens eine Wickelhülse zu einer Wickelrolle mittels mindestens einer elastisch gelagerten Walze, auf der die Wickelrolle beim Aufwickeln auf- oder anliegt.The The invention relates to a winding machine for winding a Material web, in particular a paper or board web, on at least a winding tube to a winding roll by means of at least one elastically mounted Roller, on which the winding roll when winding up or rests.

Materialbahnen müssen, bevor sie versandt werden können, auf Versand- oder Fertigrollen aufgewickelt werden. Als Rollenkerne werden hierfür üblicherweise Wickelhülsen verwendet, die vorzugsweise aus Pappe bestehen. Die Fertigrollen werden dadurch erzeugt, dass sogenannte Mutter- oder Tambourrollen, die am Ausgang einer Papiermaschine oder nach der Satinage erzeugt werden, abgewickelt, in Längsrichtung geschnitten und dann jeweils auf Wickelhülsen aufgewickelt werden. Diese Wickelhülsen liegen entweder auf einer Stützwalze einer Stützwalzen-Wickelmaschine auf oder seitlich an dieser an, oder die Wickelhülsen liegen in einem von zwei Tragrollen einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine gebildeten Wickelbett.webs have to, before they can be shipped, be wound up on shipping or finishing rolls. As roll cores become common for this cores used, which are preferably made of cardboard. The finished rolls are generated by the so-called mother or reel rolls, produced at the exit of a paper machine or after calendering be unwound, longitudinally cut and then wound up each on cores. These cores lie either on a support roller a backup roll winding machine on or laterally to this, or the cores are in one of two support rollers formed a double carrier roll winding machine Winding bed.

Im Fall einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine, wie sie beispielsweise aus der DE 200 13 319 U1 oder der EP 0 792 245 B1 bekannt ist, ist mindestens eine der beiden Tragwalzen angetrieben. Auf diese Weise liegen entsprechend der Anzahl der aus der ursprünglichen Materialbahn durch Längsschnitte erzeugten einzelnen Materialbahnen mehrere Wickelhülsen nebeneinander in dem Wickelbett, auch wenn nachfolgend aus Gründen der einfachen Darstellung stets nur eine einzige Wickelhülse in Verbindung mit einem auf ihr aufgewickelten Materialbahnwickel angesprochen wird. Es ist jedoch auch möglich, lediglich eine einzige Wickelrolle in einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine zu wickeln.In the case of a double carrier roll winding machine, as for example from the DE 200 13 319 U1 or the EP 0 792 245 B1 is known, at least one of the two support rollers is driven. In this way, according to the number of individual webs produced from the original material web by longitudinal cuts several cores next to each other in the winding bed, even if subsequently for reasons of simplicity always only a single winding tube is addressed in conjunction with a wound on her web winding. However, it is also possible to wind only a single winding roll in a double carrier roll winding machine.

In der EP 0 829 438 B1 wird eine Stützwalzen-Wickelmaschine beschrieben. In diesem Fall wird eine Materialbahn, auf eine Stützrolle gestützt, auf eine Wickelhülse aufgewickelt, während sie durch einen Spalt tritt, der zwischen der Stützrolle und der zu erzeugenden Wickelrolle ausgebildet ist, wobei die Wickelrolle zusätzlich durch eine weitere, zwei kleine Rollen umfassende Vorrichtung gestützt wird. In einer Stützwalzen-Wickelmaschine kann ebenfalls entweder nur eine einzige Wickelrolle gewickelt werden oder eine Mehrzahl von Wickelrollen, die jeweils in Wickelstationen durch einzelne Spannvorrichtungen gehalten werden, wobei die Spannvorrichtungen die Wickelrollen im Wechsel zu beiden Seiten von einer durch den Mittelpunkt der Stützrolle hindurchlaufenden senkrechten Achse halten, wobei die Verbindungslinien zwischen den Mittelpunkten der Wickelrollen und der Stützrolle jeweils nach beiden Seiten von der Senkrechten unter einem spitzen Winkel geneigt sind oder mit der Senkrechten einen rechten Winkel bilden. Hierbei können die Spannköpfe und die Wickelhülsen in den Wickelstationen auch verschiedene Durchmesser aufweisen.In the EP 0 829 438 B1 a backup roll winding machine will be described. In this case, a web supported on a support roll is wound on a winding mandrel as it passes through a nip formed between the support roll and the wound roll to be formed, the winding roll being additionally supported by another device comprising two small rolls becomes. In a back-up roll winding machine, either only a single winding roll may be wound or a plurality of winding rolls each held in winding stations by individual tensioning devices, the tensioning devices alternating the winding rolls to both sides from a vertical axis passing through the center of the backing roll hold, wherein the connecting lines between the centers of the bobbins and the support roller are inclined in each case to both sides of the vertical at an acute angle or form a right angle with the vertical. Here, the clamping heads and the winding tubes in the winding stations can also have different diameters.

Beim Wickeln von Rollen werden durch Schwingungen der Rolle und der beiden Tragwalzen Eindrückungen in der Rolle verursacht, die durch Resonanzen immer an derselben Umfangsstelle auftreten und dadurch immer stärker werden. Dadurch wird einerseits die gesamte Wickelmaschine schädlichen Schwingungs-Beanspruchungen unterworfen, und andererseits wird die Wickelrolle mit Wickelfehlern gewickelt.At the Winding rolls are caused by vibrations of the roll and the two Carrier rollers indentations in the role caused by resonances always at the same Peripheral site occur and thus become stronger. This will on the one hand subjecting the entire winding machine to damaging vibration loads, and on the other hand, the winding roll is wound with winding defects.

Aus der DE 71 21 923 U1 ist eine Trageinrichtung für aus Bahnen aufgewickelte Rollen bekannt, in der wenigstens eine der beiden Tragwalzen elastisch gelagert ist. Durch die elastische Lagerung erhält die eine Tragwalze bei gleicher Ausbildung beider Walzen eine zur anderen unterschiedliche Eigenfrequenz, so dass eine Summierung der Schwingungen der beiden Walzen und damit eine Rollenbeschädigung ausgeschlossen wird.From the DE 71 21 923 U1 is a support device for rolls wound from webs known in which at least one of the two support rollers is elastically mounted. Due to the elastic support receives the one support roller with the same design of both rolls a different natural frequency to each other, so that a summation of the vibrations of the two rolls and thus a roll damage is excluded.

Durch die DE 73 05 837 U1 ist eine Trageinrichtung bekannt geworden, in der beide Tragwalzen auf Federn abgestützt sind. Durch diese Maßnahme wird eine Entkopplung und Dämpfung von Schwingungen erreicht. Es lässt sich auch der Einsatz von Dämpfungselementen vorsehen, deren Dämpfungswirkung in Abhängigkeit von der Lagerbelastung einstellbar ist.By the DE 73 05 837 U1 is a support device has become known, in which both support rollers are supported on springs. By this measure, a decoupling and damping of vibrations is achieved. It can also provide the use of damping elements whose damping effect is adjustable in dependence on the bearing load.

Eine aus der DE-AS 23 18 351 bekannte Trageinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei in allen wesentlichen Teilen und bezüglich der Charakteristika gleichen Federn die Federungssysteme in bezug auf die durch die Wickelrollenachse verlaufende Vertikalebene asymmetrisch angeordnet sind. Auf diese Weise liegen die den beiden Tragwalzen zugehörigen Wirkungslinien in einem Winkel zueinander, so dass die Schwingungen auch in einem unterschiedlichen Winkel oder an unterschiedlicher Stelle auf das jeweilige Federungssystem auftreffen. Dadurch ist das Federungsverhalten der Federungssysteme der beiden Tragwalzen unterschiedlich, ohne dass deswegen die Tragwalzenfederung oder deren Lagerung oder die Tragwalzen selbst unterschiedlich oder einstellbar ausgebildet sein müssten.One from the DE-AS 23 18 351 known supporting device is characterized in that in all the essential parts and with respect to the characteristics of the same springs, the spring systems are arranged asymmetrically with respect to the plane passing through the winding roll axis vertical plane. In this way, the two support rollers associated lines of action are at an angle to each other, so that the vibrations also impinge on the respective suspension system in a different angle or at different locations. As a result, the suspension behavior of the suspension systems of the two support rollers is different, without that therefore the support roller suspension or its storage or the support rollers themselves would have to be designed differently or adjustable.

Die bekannten Lösungen, bei denen Lager mit variabler Lagersteifigkeit und Dämpfung eingesetzt werden, erreichen zwar eine weitgehende Unterdrückung von Resonanz- oder Eigenschwingungen der Tragwalzen, jedoch treten insbesondere bei der Verarbeitung von Papieren mit einem hohen Reibkoeffizienten, sogenannten vibrationskritischen Papieren, zunehmend starke Vibrationen auf. Die Frequenz der Vibrationen ist immer ein Vielfaches der Wickeldrehzahl. Die Wickel werden durch diese Vibrationen unrund, was auf die Anregung des Systems zurückzuführen ist. Zur Reduzierung oder Beseitigung werden in der EP 1 260 470 A2 eine aktive Dämpfung der Tragwalze durch Hydraulikzylinder, in der DE 10 2004 062 890 A1 eine Änderung der Systemeigenfrequenz einer Tragwalze durch eine umschaltbare Steifigkeit der Tragwalzenlagerung mit einem Dämpfer als Verriegelungsvorrichtung, in der DE 10 2005 000 052 A1 eine positionsgeregelte Tragwalze mit einem variablen Dämpfer und in der DE 10 2005 024 266 A1 ein einstellbarer 2-Kammer-Dämpfungszylinder in Kombination mit einer federnden Tragwalzenlagerung vorgeschlagen.Although the known solutions in which bearings are used with variable bearing stiffness and damping, achieve a substantial suppression of resonant or natural vibrations of the support rollers, but occur especially in the processing of papers with a high coefficient of friction, so-called vibration-critical papers, increasingly strong vibrations. The frequency of the vibrations is always a multiple of the winding speed. The wraps are through this Vibration out of round, which is due to the excitation of the system. To reduce or eliminate in the EP 1 260 470 A2 an active damping of the carrier roll by hydraulic cylinders, in the DE 10 2004 062 890 A1 a change in the system natural frequency of a support roller by a switchable stiffness of the support roller bearing with a damper as a locking device, in the DE 10 2005 000 052 A1 a position-controlled carrier roll with a variable damper and in the DE 10 2005 024 266 A1 an adjustable 2-chamber damping cylinder proposed in combination with a resilient support roller bearing.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Wickelmaschine zu schaffen, in der die eine Tragwalze (im Falle einer Stützwalzen-Wickelmaschine) oder die beiden Tragwalzen (im Falle einer Tragwalzen-Wickelmaschine) optimal gedämpft werden.It The object of the invention is to provide an improved winding machine create in which the one carrier roll (in the case of a backup roll winding machine) or the two carrier rollers (in the case of a carrier roller winding machine) optimally steamed become.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Wickelmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass das Einfedern der Walze infolge der sich während des Aufwickelns ändernden Masse der Wickelrolle entsprechend einer vorher festlegten oder durch ein adaptives oder selbstlernendes System anpassbaren Federsteifigkeit je Walzenseite als Funktion der Masse der Wickelrolle erfolgt.According to the invention this Task in a winding machine of the type mentioned by solved, that the deflection of the roller as a result of changing during winding up Mass of the winding roll according to a predetermined or Adaptable spring stiffness through an adaptive or self-learning system each roll side is performed as a function of the mass of the winding roll.

Eine Tragwalze ist an ihren Lagerstellen optimal zu dämpfen, wenn die Lagersteifigkeit c_L gegen Null geht. Dann ist die Tragwalze an jeder Seite nur auf einem Hydraulikzylinder in einer Linearführung oder einem Hebel gelagert. Der Hydraulikzylinder leitet die Dämpfungskräfte direkt am Walzenzapfen ein. Diese Vorgehensweise ist jedoch technisch sehr aufwendig, da die Position der Tragwalze durch eine separate Lageregelung an jeder Lagerstelle exakt gehalten werden muss. Die kleinste Schiefstellung einer Tragwalze hat eine massive Auswirkung auf den Wickelaufbau der Wickelrolle. Zur Umgehung dieses teuren und technisch anfälligen Lösungswegs werden die Tragwalzen heute weiterhin auf mechanisch wirkenden Federsteifigkeiten gelagert, beispielsweise auf einer Biegeschwinge, wie sie in der oben erwähnten DE 10 2005 024 266 A1 offenbart wird. Bei der Auslegung einer festen Lagersteifigkeit muss man sich somit zwangsläufig am maximal auftretenden Papierrollengewicht orientieren. Dies führt dazu, dass das System nur am Ende des Wickelvorgangs nahezu optimal arbeiten kann. Zu Beginn eines Wickelvorgangs ist das System zu hart abgestimmt, da das Rollengewicht fehlt und damit die Eigenfrequenzen des Schwingungssystems höher liegen.A support roller is optimally damped at their bearings when the bearing stiffness c _L goes to zero. Then the support roller is mounted on each side only on a hydraulic cylinder in a linear guide or a lever. The hydraulic cylinder initiates the damping forces directly on the roll neck. However, this procedure is technically very complicated, since the position of the support roller must be kept exactly by a separate position control at each bearing point. The smallest misalignment of a carrier roll has a massive effect on the winding structure of the winding roll. To circumvent this expensive and technically susceptible solution, the support rollers are still stored today on mechanically acting spring stiffness, for example on a flexible rocker, as in the above-mentioned DE 10 2005 024 266 A1 is disclosed. When designing a fixed bearing rigidity, one must therefore orientate oneself inevitably on the maximum occurring paper roll weight. This means that the system can work almost optimally only at the end of the winding process. At the beginning of a winding process, the system is tuned too hard, since the roll weight is missing and thus the natural frequencies of the vibration system are higher.

Ein technisch sinnvoller Kompromiss zwischen der technisch aufwendigen Lageregelung mit mechanisch optimaler Dämpfung einerseits und einer sich mittels mechanischer Steifigkeit selbsttätig einstellenden Walzenposition – wobei mit steigender Federsteifigkeit eine abnehmende Dämpfungsmöglichkeit verbunden ist – stellt somit eine variable Federsteifigkeit dar, wie sie durch die Erfindung geschaffen wird. Die Federsteifigkeit wird in Abhängigkeit des Papierrollengewichts so gesteuert, dass die Dämpfung stets nahezu optimal arbeitet. Hierbei gilt: cL = f(mW),wobei c_L die Federsteifigkeit und m_W die Masse der Wickelrollen bedeuten. Die Federwirkung kann in dem Lager einer Walze integriert sein, so dass man in diesem Fall statt von Federsteifigkeit ebenso von Lagersteifigkeit sprechen kann. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.A technically sensible compromise between the technically complex position control with mechanically optimal damping on the one hand and a self-adjusting mechanical stiffness roller position - with increasing spring stiffness a decreasing damping capability is connected - thus represents a variable spring stiffness, as provided by the invention. The spring stiffness is controlled as a function of the paper roll weight so that the damping always works almost optimally. Where: c L = f (m W ) where c _{L is} the spring stiffness and m _W the mass of the winding rolls. The spring effect can be integrated in the bearing of a roller, so that one can speak in this case instead of spring stiffness as well as bearing stiffness. Advantageous developments emerge from the subclaims, the description and the drawings.

Vorzugsweise umfasst das System einen Aktor, eine Feder, insbesondere mit einer nicht-linearen Federkennlinie, einen Dämpfer und eine Messeinrichtung, um die Position der Tragwalzen genau festlegen zu können.Preferably The system comprises an actuator, a spring, in particular with a non-linear spring characteristic, a damper and a measuring device, to be able to determine the position of the support rollers exactly.

Besonders geeignet ist eine Ausgestaltung der Wickelmaschine, in der die Federsteifigkeit der Feder und/oder die Dämpfung des Dämpfers veränderbar sind. Es besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Ausgestaltung der Federn; bevorzugt kommen Federn in Form von Biegebalken oder als Spiralfedern zum Einsatz.Especially suitable is an embodiment of the winding machine, in which the spring stiffness the spring and / or the damping of the damper variable are. There are a variety of ways to design the springs; Preferably come springs in the form of bending beam or used as coil springs.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Dämpfer einen Dämpfungszylinder, der mit einem elektrorheologischen oder einem magnetorheologischen Fluid befüllt ist, dessen Dämpfung durch Änderung eines angelegten elektrischen bzw. magnetischen Feldes verändert wird.In According to a preferred embodiment of the invention, the damper comprises a Damping cylinder, that with an electrorheological or a magnetorheological one Fluid filled is, its damping by change an applied electric or magnetic field is changed.

Mit Vorteil wird die Wickelmaschine so weitergebildet, dass die mindestens eine Walze mit einer Linearführung oder einem anderen Element ausgestattet ist, mit der die mindestens eine Walze in Richtung zu der anderen Walze verschiebbar ist.With Advantage, the winding machine is developed so that the at least a roller with a linear guide or another element with which the at least a roller is displaceable towards the other roller.

Hierbei wird in vorteilhafter Weise zusätzlich vorgesehen, dass mindestens eine von zwei Walzen, beispielsweise von zwei Tragwalzen, an einer Schwinge befestigt ist, durch die sie in senkrechter Richtung oder in Richtung zu der anderen Tragwalze verschwenkbar ist. Die Schwinge lässt sich vorzugsweise stufenlos bezüglich ihrer Länge verstellen.in this connection is additionally provided in an advantageous manner at least one of two rollers, for example two carrier rollers, attached to a swingarm, through which they move in a vertical direction or is pivotable in the direction of the other support roller. The Swingarm leaves preferably continuously with respect to their length adjust.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, in einer Wickelmaschine auf eine Hülse zu einer Wickelrolle mittels mindestens einer elastisch gelagerten Walze, auf der die Wickelrolle beim Aufwickeln auf- oder anliegt.The The invention also relates to a method for winding a Material web, in particular a paper or board web, in one Winding machine on a sleeve to a winding roll by means of at least one elastically mounted Roller, on which the winding roll when winding up or rests.

Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungs-Charakteristik (d) in Abhängigkeit der sich ändernden Feder- oder Lagersteifigkeit (c_L) gemäß der Gleichung d = (cW + 2·cL)/ωkontinuierlich angepasst wird, wobei c_W die Walzensteifigkeit, c_L die Lagersteifigkeit je Walzenseite und ω die Kreisfrequenz des zu dämpfenden Schwingungsproblems bedeuten.The method according to the invention is characterized in that the damping characteristic (d) as a function of the changing spring or bearing stiffness (c _L ) according to the equation d = (c W + 2 · c L ) / Ω is continuously adjusted, where c _{W is} the roll stiffness, c _{L is} the bearing stiffness per roll side and ω is the angular frequency of the vibration problem to be damped.

Die Größe c_W ist eine dynamische Ersatzsteifigkeit, welche sich aus der Biegeeigenfrequenz f₀ der Tragwalze (auf starren Lagern) und der Tragwalzenmasse m_TW nach der folgenden Gleichung berechnen lässt: cW = 1536/(5·π2)*mTW·f0 2. The quantity c _W is a dynamic equivalent stiffness, which can be calculated from the bending natural frequency f _{0 of} the support roller (on rigid bearings) and the support roller mass m _TW according to the following equation: c W = 1536 / (5 · π 2 ) * M TW · f 0 2 ,

In der Regel liegt die Frequenz des Schwingungsproblems, d. h. der problematischen Resonanzfrequenz, in einem eng begrenzten Frequenzbereich, so dass die Kreisfrequenz ω = 2·π·f als konstant vorgewählt werden kann. In diesem Fall erfolgt das Nachführen der Dämpfungs-Charakteristik d wie im Falle der Federsteifigkeit c_L gesteuert oder geregelt nach der Masse m_W der Wickelrolle.As a rule, the frequency of the oscillation problem, ie the problematic resonance frequency, is in a narrowly limited frequency range, so that the angular frequency ω = 2 · π · f can be preselected as constant. In this case, the tracking of the damping characteristic d is controlled as in the case of spring stiffness c _L or controlled according to the mass m _{W of} the winding roll.

Es ist ausreichend, wenn für die Problemfrequenz f ein mittlerer Wert zwischen der zweithöchsten Kontakteigenfrequenz der Tragwalze zur Wickelrolle und der Tragwalze ohne den Einfluss der Papiermasse angesetzt wird. Hierbei sind unter den Kontakteigenfrequenzen diejenigen Frequenzen zu verstehen, bei denen die Wickelrolle entweder gleichphasig oder gegenphasig gegen die beiden Wickelrollen schlägt und hierbei unerwünschte Vibrationen erzeugt.It is sufficient if for the problem frequency f is a mean value between the second highest contact eigenfrequency the carrier roll to the winding roll and the support roller without the influence the pulp is applied. Here are among the contact frequencies to understand those frequencies where the reel is either in phase or out of phase against the two bobbins beats and this undesirable Vibrations generated.

Im Falle einer Tragwalzen-Wickelmaschine wird die Dämpfung bevorzugt auf einen mittleren Wert zwischen der Biegeeigenfrequenz der Walze und der zweithöchsten Kontakteigenfrequenz der Walze zu den Wickelrollen eingestellt wird, oder die Dämpfung wird auf die stärkste Schwingung hin optimiert.in the If a carrier roll winding machine, the damping is preferably to a mean value between the bending natural frequency of the roller and the second highest Contact frequency of the roller is set to the bobbins, or the damping becomes the strongest Vibration optimized.

Sollten auch weitere Frequenzbereiche, wie z. B. das bekannte niederfrequente Rollenschaukeln, zu erheblichen Vibrationen führen, so kann das Dämpfungsverhalten auch auf die stärkste dieser Schwingungen optimiert werden. In diesem Fall wird die Dämpfereinstellung in Abhängigkeit von den auftretenden Problemfrequenzen ω geregelt. Die Ermittlung der Problemfrequenzen erfolgt durch eine Schwingungsmessung mit anschließender harmonischer Analyse durch Fourier-Transformationen.Should also other frequency ranges, such. B. the known low-frequency Roller swings, lead to significant vibration, so the damping behavior also the strongest these vibrations are optimized. In this case, the damper setting becomes dependent on controlled by the occurring problem frequencies ω. The determination of Problem frequencies are made by a vibration measurement with subsequent harmonic Analysis by Fourier transforms.

Die gesamte Erfindung lässt sich bei einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine, aber auch dann einsetzen, wenn lediglich eine einzige Walze als Stützwalze für die in Längsrichtung geschnittenen Papier-Teilbahnen eingesetzt wird. In diesem Fall stützen sich die einzelnen Wickel jeweils im Wechsel in einer Elf-Uhr- bzw. in einer Ein-Uhr-Position gegenüber der Stützwalze ab. Auch in diesem Fall besteht der Wunsch nach einer optimalen Dämpfung der Stützwalze, welcher durch den Einsatz eines erfindungsgemäßen Systems realisiert wird. Anstelle der Elf-Uhr- und der Ein-Uhr-Positionen können sich die Wickel auch an anderen, jeweils einander symmetrisch gegenüberliegenden Positionen im Bereich der beiden oberen Quadranten der Tragwalze befinden.The entire invention leaves engage in a double winder winding machine, but even then if only a single roller as a support roller for the cut longitudinally paper webs is used. In this case, the individual reels are based alternately in an eleven o'clock or one o'clock position across from the back-up roll from. Also in this case, there is a desire for an optimal Attenuation of the Supporting roll, which is realized by the use of a system according to the invention. Instead of eleven o'clock and the one o'clock positions can the wraps on other, each symmetrically opposite each other Positions in the area of the two upper quadrants of the carrier roll are located.

Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert.below the invention will be described in exemplary embodiments closer to the drawings explained.

Es zeigenIt demonstrate

1 eine Seitenansicht einer ersten Doppeltragwalzen-Wickelmaschine in Längsrichtung, in der die Tragwalzen jeweils durch ein Positioniermittel gelagert sind, 1 a side view of a first double-carrier roll winding machine in the longitudinal direction, in which the support rollers are each mounted by a positioning means,

2 eine Seitenansicht einer weiteren Doppeltragwalzen-Wickelmaschine in Längsrichtung, in der die Tragwalzen zusätzlich mit einer Linearführung bzw. mit einer Schwinge ausgestattet sind, 2 a side view of a further double-takeup roller winding machine in the longitudinal direction, in which the support rollers are additionally equipped with a linear guide or with a rocker,

3 eine Vorderansicht einer dritten Doppeltragwalzen-Wickelmaschine, in der die Federn jeweils als Biegebalken ausgestaltet sind, 3 a front view of a third double carrier roll winding machine, in which the springs are each designed as a bending beam,

4 eine weitere Seitenansicht einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine, in der einstellbare Positioniermittel (nur an der linken Tragwalze dargestellt) zum Einsatz kommen, 4 another side view of a double carrier roll winding machine, in the adjustable positioning (used only on the left support roller) are used,

5 ein Hydraulikzylinder, der zu einer Feder mit einer nicht-linearen Federkennlinie parallel geschaltet ist, 5 a hydraulic cylinder connected in parallel with a spring having a non-linear spring characteristic,

6 die Kennlinie der Feder aus 5, 6 the characteristic of the spring 5 .

7 eine Seitenansicht einer Stützwalzen-Wickelmaschine, in der zwei Wickelrollen jeweils waagrecht gegen die Stützwalze druckbar sind, und 7 a side view of a backup roll winding machine, in which two winding rollers are each printable horizontally against the support roller, and

8 eine weitere Seitenansicht einer Stützwalzen-Wickelmaschine, in der zwei Wickelrollen in einer Elf-Uhr-Position bzw. in einer Ein-Uhr-Position gegen die Stützwalze druckbar sind. 8th another side view of a backup roll winding machine in which two bobbins in an eleven o'clock position or in a one o'clock position against the back-up roll are printable.

Eine von einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine (1) gebildete Wickelvorrichtung weist zwei Tragwalzen 1, 2 auf, von denen mindestens eine angetrieben ist. Die Tragwalzen 1, 2 bilden ein Walzenbett, in dem mehrere nebeneinanderliegende Wickelrollen 3 während des Aufwickelns auf den Tragwalzen 1, 2 aufliegen. Von einer (nicht dargestellten) Längsschneideinrichtung wird eine Materialbahn, insbesondere eine Papier- oder Kartonbahn, vor dem Aufwickeln in mehrere Einzelbahnen geschnitten, die anschließend durch den Spalt zwischen den Tragwalzen 1, 2 oder seitlich um den Mantel einer der beiden Tragwalzen 1, 2 herum in das Walzenbett geführt werden, wo sie auf fluchtend aufgereihte Hülsen 4 aufgewickelt werden.One of a double winder winding machine ( 1 ) formed winding device has two support rollers 1 . 2 on, of which at least one is driven. The carrier rolls 1 . 2 make a whale zenbett, in which several adjacent bobbins 3 during winding on the support rollers 1 . 2 rest. From a longitudinal cutting device (not shown), a material web, in particular a paper or board web, is cut into a plurality of individual webs before winding, which are subsequently passed through the gap between the support rolls 1 . 2 or laterally around the jacket of one of the two support rollers 1 . 2 are guided around in the roll bed, where they aligned on aligned sleeves 4 be wound up.

Die Tragwalze 1 ist über ein Lager 5 auf einem Positioniermittel 6 gelagert, das einen Aktor 7, eine Feder 8, einen Dämpfer 9 und eine Messeinrichtung 10 umfasst. Diese erzeugt entsprechend der aktuellen Position der Tragwalze 1 ein Signal, das die Messeinrichtung 10 an den Aktor 7 weitergibt, so dass dieser entsprechend einer Abweichung zwischen einer Ist-Position und einer geforderten Soll-Position der Tragwalze 1 einen Kolben 11 eines hydraulischen oder pneumatischen Zylinders 12 betätigt. Anstelle des Zylinders 12 kann auch ein elektromotorisches Verstellmittel, beispielsweise ein pneumatisch betriebener Balgzylinder oder eine Rollmembran zum Einsatz kommen. Der Kolben 11 drückt seinerseits auf die Feder 8, und diese wirkt auf die Tragwalze 1 ein.The carrier roll 1 is about a camp 5 on a positioning device 6 stored, which is an actor 7 , a feather 8th , a damper 9 and a measuring device 10 includes. This generates according to the current position of the support roller 1 a signal that the measuring device 10 to the actor 7 weiterergibt, so that this according to a deviation between an actual position and a required desired position of the support roller 1 a piston 11 a hydraulic or pneumatic cylinder 12 actuated. Instead of the cylinder 12 It is also possible to use an electromotive adjustment means, for example a pneumatically operated bellows cylinder or a rolling diaphragm. The piston 11 in turn presses on the spring 8th , and this acts on the carrier roll 1 one.

Wenn diese in Schwingungen geraten sollte, werden die Schwingungen durch den Dämpfer 9 rasch gedämpft. Der Dämpfer 9 ist ein Element zur Dissipation der Schwingungsenergie und umfasst beispielsweise einen mit einem Gas gefüllten Zylinder 13. Das Gas wird durch einen Stempel 14 zusammengedrückt, der mit dem Lager 5 verbunden ist. Wenn infolge der Schwingungen der Tragwalze 1 das Lager 5 diese an den Stempel 14 weitergibt, drückt dieser das Gas zusammen, und ein Teil der Schwingungsenergie wird in Wärme umgewandelt. Es versteht sich, dass die Schwingungsenergie auch auf andere Weise aus dem System abgeleitet werden kann, beispielsweise durch elektrische Wirbelströme. Die Tragwalze 2 ist auf einem Lager 15 gelagert, das wie das Lager 5 der Tragwalze 1 gelagert ist. Vorzugsweise lässt sich die Federsteifigkeit der Feder 8 verändern.If this should vibrate, the vibrations will be through the damper 9 quickly steamed. The damper 9 is an element for dissipating the vibration energy and includes, for example, a cylinder filled with a gas 13 , The gas is given by a stamp 14 compressed, with the bearing 5 connected is. If due to the vibrations of the support roller 1 the warehouse 5 this to the stamp 14 this pushes the gas together, and some of the vibrational energy is converted into heat. It is understood that the vibrational energy can be derived in other ways from the system, for example by electrical eddy currents. The carrier roll 2 is on a warehouse 15 stored, like the camp 5 the carrier roll 1 is stored. Preferably, the spring stiffness of the spring can be 8th change.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (2) ist an dem Lager 5 der Tragwalze 1 eine Linearführung 16 angeordnet, durch die die Höhenposition und/oder die waagrechte Position des Lagers 5 und damit die Position der Tragwalze 1 in Bezug auf die Tragwalze 2 und in Bezug auf den Wickel 3 eingestellt werden kann. Die Tragwalze 2 ist an einer Schwinge 17 schwenkbar um einen Drehpunkt 18 gelagert, um auch ihre Position bezüglich der Tragwalze 1 und des Wickels 3 verändern zu können.In a further embodiment ( 2 ) is at the camp 5 the carrier roll 1 a linear guide 16 arranged by the height position and / or the horizontal position of the bearing 5 and thus the position of the support roller 1 in relation to the carrier roll 2 and in terms of the wrap 3 can be adjusted. The carrier roll 2 is on a swingarm 17 pivotable about a pivot point 18 also stored their position relative to the support roller 1 and the roll 3 to be able to change.

In einem anderen Ausführungsbeispiel (3) umfasst der Aktor 7 an beiden Seiten der Welle der Tragwalze 1 als Biegebalken 19, 20 ausgebildete Federn zur elastischen Lagerung der Tragwalze 1, auf die über die Lager 5, 25 Kolben 21, 22 von Zylindern 23, 24 einwirken. Die Biegebalken 19, 20 drücken ihrerseits gegen die Lager 5, 25 der Tragwalzen 1, 2 und sind in Halterungen 26, 27 befestigt. Die Steifigkeit der Biegebalken 19, 20 lässt sich dadurch verändern, dass die Position der Zylinder 23, 24 in Richtung der Achsen der Biegefedern 19, 20 geändert wird. Beiderseits der Wellenzapfen der Tragwalze 1 ist auch jeweils ein Dämpfer 28, 29 vorgesehen. Mindestens an einer Seite der Tragwalze 1 ist eine Messeinrichtung 30 zur Bestimmung der Position der Tragwalze 1 vorgesehen.In another embodiment ( 3 ) includes the actuator 7 on both sides of the shaft of the carrier roll 1 as a bending beam 19 . 20 trained springs for elastic storage of the support roller 1 to which about the camp 5 . 25 piston 21 . 22 of cylinders 23 . 24 act. The bending beam 19 . 20 in turn press against the bearings 5 . 25 the support rollers 1 . 2 and are in brackets 26 . 27 attached. The rigidity of the bending beam 19 . 20 can be changed by the position of the cylinder 23 . 24 in the direction of the axes of the spiral springs 19 . 20 will be changed. On both sides of the shaft journal of the carrier roll 1 is also a damper in each case 28 . 29 intended. At least on one side of the carrier roll 1 is a measuring device 30 for determining the position of the support roller 1 intended.

In einem anderen Ausführungsbeispiel (4) sind die Tragwalzen 1, 2 auf Positioniermitteln 31 gelagert, die jeweils einen hydraulischen Zylinder 32 bzw. 33 umfassen. Der Zylinder 32 hat eine Ölsäule 34, deren Länge über ein Ventil 35 aus einem Ölvorrat einstellbar ist. Ebenso ist vorzugsweise auch über der Ölsäule 35 in dem Raum des Zylinders 32, in dem sich die Kolbenstange bewegt, ein unter Druck stehender Luftvorrat vorhanden, dessen Druck über ein mit einer Blasenkammer 36 verbundenes Ventil 37 eingestellt wird. Vorzugsweise sind Drosseln 38, 39 vorhanden, über die die Geschwindigkeit, mit der das Öl bzw. die Luft aus dem Innern des Zylinders 32 entweichen können, eingestellt wird.In another embodiment ( 4 ) are the support rollers 1 . 2 on positioning means 31 stored, each with a hydraulic cylinder 32 respectively. 33 include. The cylinder 32 has an oil column 34 whose length is over a valve 35 is adjustable from an oil reservoir. Likewise, preferably also above the oil column 35 in the room of the cylinder 32 , in which the piston rod moves, a pressurized air supply is present, its pressure via a with a bubble chamber 36 connected valve 37 is set. Preferably, throttles 38 . 39 present, over which the speed, with which the oil or the air from the inside of the cylinder 32 can escape.

Der Zylinder 33 ist vorzugsweise genauso aufgebaut, wie am Beispiel des Zylinders 32 dargestellt ist.The cylinder 33 is preferably constructed the same way as the example of the cylinder 32 is shown.

Parallel zu dem Zylinder 32, 33 oder anstelle der Feder 8 (1, 2) lässt sich auch eine Feder 40 mit einer nicht-linearen Kennlinie verwenden, um die Lager 5, 15 der Tragwalzen 1, 2 zu lagern.Parallel to the cylinder 32 . 33 or instead of the spring 8th ( 1 . 2 ) can also be a spring 40 use a non-linear characteristic to the bearings 5 . 15 the support rollers 1 . 2 to store.

Im Weg-Kraft-Diagramm (6), in dem die Federkraft (F) als Funktion des von der Feder zurückgelegten Weges (s) dargestellt ist, weist die Federkennlinie der Feder 40 mit zunehmendem Weg s eine stärkere Steigung auf; d. h. die Feder 40 hat eine nicht-lineare Federkennlinie und wirkt um so härter, je größer der zurückgelegte Federweg ist.In the path-force diagram ( 6 ), in which the spring force (F) is shown as a function of the path traveled by the spring (s), shows the spring characteristic of the spring 40 with increasing distance s a stronger slope; ie the spring 40 has a non-linear spring characteristic and acts the harder, the greater the distance traveled.

In einem anderen Ausführungsbeispiel ist eine Stützwalzen-Wickelmaschine (7) mit einer Stützwalze 41 dargestellt, gegen die zwei Wickelrollen 42, 43 jeweils in Neun-Uhr-Position bzw. in Drei-Uhr-Position abgestützt werden. Die Wickelrollen 42, 43 werden von (hier nicht dargestellten) Tragvorrichtungen getragen und gegen den Mantel der Stützwalze 41 gedrückt. Die Stützwalze 41 ist über ein Lager 44 auf einem Positioniermittel 45 gelagert, das wie das Positioniermittel 6 einen Aktor 46, eine Feder 47, einen Dämpfer 48 und eine Messeinrichtung 49 umfasst.In another embodiment, a backup roll winding machine ( 7 ) with a support roller 41 shown against the two bobbins 42 . 43 each supported in nine o'clock position or in three o'clock position. The bobbins 42 . 43 are carried by (not shown here) supporting devices and against the jacket of the support roller 41 pressed. The back-up roll 41 is about a camp 44 on a positioning device 45 stored, like the positioning 6 an actor 46 , a feather 47 , a damper 48 and a measuring device 49 includes.

Ebenso wie in der anhand von 1 bis 3 dargestellten Tragwalzen-Wickelmaschine kann in der Stützwalzen-Wickelmaschine eine Stell- oder eine Regeleinrichtung angeordnet sein, um die Position des Positioniermittels 45 entsprechend dem sich während des Aufwickelvorgangs ändernden Gewicht der Wickelrollen 40, 41 anzupassen.As in the case of 1 to 3 illustrated carrier roll winding machine can be arranged in the backup roll winding machine, a setting or a control device to the position of the positioning 45 in accordance with the changing weight of the bobbins during the winding process 40 . 41 adapt.

In 8 ist eine weitere Ausführungsform einer Stützwalzen-Wickelmaschine dargestellt, bei der Wickelrollen 50, 51 gegen eine Stützwalze 52 angestellt sind. Im Übrigen ist ein Positioniermittel vorhanden, das den gleichen Aufbau wie das Positioniermittel 45 gemäß 7 hat und daher mit denselben Bezugszeichen bezeichnet ist.In 8th Another embodiment of a backup roll winding machine is shown in the winding rolls 50 . 51 against a back-up roll 52 are employed. Incidentally, there is a positioning means having the same structure as the positioning means 45 according to 7 has and therefore designated by the same reference numerals.

11: Tragwalzeking roll
22: Tragwalzeking roll
33: Wickelrollereel
44: Hülseshell
55: Lagercamp
66: Positioniermittelpositioning
77: Aktoractuator
88th: Federfeather
99: Dämpferdamper
1010: Messeinrichtungmeasuring device
1111: Kolbenpiston
1212: Zylindercylinder
1313: Zylindercylinder
1414: Stempelstamp
1515: Lagercamp
1616: Linearführunglinear guide
1717: Schwingewing
1818: Drehpunktpivot point
1919: Biegebalkenbending beam
2020: Biegebalkenbending beam
2121: Kolbenpiston
2222: Kolbenpiston
2323: Zylindercylinder
2424: Zylindercylinder
2525: Lagercamp
2626: Halterungbracket
2727: Halterungbracket
2828: Dämpferdamper
2828: Dämpferdamper
3030: Messeinrichtungmeasuring device
3131: Positioniermittelpositioning
3232: Zylindercylinder
3333: Zylindercylinder
3434: Ölsäuleoil column
3535: Ölsäuleoil column
3636: Blasenkammerbubble chamber
3737: VentilValve
3838: Drosselthrottle
3939: Drosselthrottle
4040: Federfeather
4141: Stützwalzesupporting roll
4242: Wickelrollereel
4343: Wickelrollereel
4444: Lagercamp
4545: Positioniermittelpositioning
4646: Aktoractuator
4747: Federfeather
4848: Dämpferdamper
4949: Messeinrichtungmeasuring device
5050: Wickelrollereel
5151: Wickelrollereel
5252: Stützwalzesupporting roll

Claims

Winding machine for winding a material web, in particular a paper or board web, on at least one winding tube ( 4 ) to a winding roll ( 3 ; 42 . 43 ; 50 . 51 ) by means of at least one elastically mounted roller ( 1 . 2 ; 41 ; 52 ), on which the winding roll ( 3 ; 42 . 43 ; 50 . 51 ) when winding on or rests, characterized in that the compression of the roller ( 1 . 2 ; 41 ; 52 ) as a result of the mass (m _W ) of the winding roll changing during winding ( 3 ; 42 . 43 ; 50 . 51 ) according to a previously determined or by an adaptive or self-learning system adaptable spring stiffness (c _L ) per roll side as a function (c _L = f (m _W )) of the mass (m _W ) of the winding roll ( 3 ; 42 . 43 ; 50 . 51 ) he follows.

Winding machine according to claim 1, characterized in that the system ( 6 ; 45 ) an actor ( 7 ; 46 ), a feather ( 8th ; 40 ; 47 ), in particular with a non-linear spring characteristic, a damper ( 9 ; 48 ) and a measuring device ( 10 . 30 ; 49 ).

Winding machine according to claim 1 or 2, characterized in that the spring stiffness of the spring ( 8th ; 40 ; 47 ) and / or the damping of the damper ( 9 ; 48 ) is changeable.

Winding machine according to claim 3, characterized that damper a damping cylinder includes, with an electrorheological or a magnetorheological Fluid filled is, its damping by change an applied electric or magnetic field changeable is.

Winding machine according to one of claims 2, 3 or 4, characterized in that the spring as a bending beam ( 19 . 20 ) is trained.

Winding machine according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one roller ( 1 . 2 ; 41 ; 52 ) with an element ( 16 ), with which the at least one roller ( 1 . 2 ; 41 ; 52 ) in a vertical direction or in the direction of another roller ( 1 . 2 ; 41 ; 52 ) is displaceable.

Winding machine according to claim 6, characterized characterized in that the at least one roller ( 1 . 2 ) on a rocker ( 17 ), by which they are directed towards the other roller ( 1 . 2 ) is pivotable.

Winding machine according to claim 7, characterized in that the rocker ( 17 ) is continuously adjustable with respect to their length.

Method for winding a material web, in particular a paper web of the board web, in a winding machine onto a winding tube to at least one winding reel ( 3 ; 42 . 43 ; 50 . 51 ) by means of at least one elastically mounted roller ( 1 . 2 ; 41 ; 52 ), on which the winding roll ( 3 ; 42 . 43 ; 50 . 51 ) when winding on or rests, characterized in that the damping characteristic (d) in dependence of the changing spring or bearing stiffness (c _L ) according to the equation d = (c W + 2 · c L ) / Ω cW is the roll stiffness, cL is the bearing stiffness per roll side and ω is the angular frequency of the vibration problem to be damped.

A method according to claim 9, characterized in that the damping (d) to an average value between the natural bending frequency of the roller ( 1 . 2 ; 41 ; 52 ) and the second highest contact natural frequency of the roller ( 1 . 2 ; 41 ; 52 ) to the winding rolls ( 3 ; 42 . 43 ; 50 . 51 ) or that the damping is optimized for the strongest vibration.