DE19807420A1 - Vorrichtung zum Aufwickeln von Papier, Vlies oder sonstigen flexiblen Bahnen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Papier- oder Vliesbahnen werden als sogenannte Endlosbahnen hergestellt, die nach dem Herstellungsprozeß aufgewickelt werden. Das Aufwickeln erfolgt dabei in eini­ gen Fällen in zwei Stufen. In einer ersten Stufe wird eine Bahn zu einer großen Mut­ terrolle gewickelt, während sie in einer zweiten Stufe von der großen Mutterrolle zu mehreren kleinen Fertigrollen umgewickelt wird.

Da der Herstellungsprozeß von Papier- und Vliesbahnen in den letzten Jahren immer mehr beschleunigt werden konnte, stiegen auch die Anforderungen an die Aufwick­ ler. Die Aufwickelgeschwindigkeiten erreichen dabei etwa 600 m/min bei Vlies und bis zu 2000 m/min bei Papier, wobei die aufgewickelten Rollen einen Rollendurch­ messer von etwa 3,50 m bei einer Bahnbreite von 5 m haben können. Das Gewicht derartiger aufgewickelter Bahnen beträgt mehrere Tonnen.

Ein besonderes Problem beim Aufwickeln von Endlosbahnen stellt der Austausch von bewickelten Rollen durch unbewickelte Wickeldorne dar. Sollen die Wickelvor­ gänge durch den Austausch nicht unterbrochen werden, ist es angesichts der hohen Wickelgeschwindigkeit nicht einfach, einen schnellen Austausch durchzuführen. Während es bei sehr langsamen Wickelgeschwindigkeiten durchaus möglich ist, die Endlosbahn zu durchtrennen, wenn eine Mutterrolle vollständig mit Wickelgut be­ stückt ist, und das neu entstandene Ende per Hand auf einen neuen Wickeldorn zu ge­ ben, ist dies bei hohen Geschwindigkeiten nicht mehr möglich.

Um einen schnellen Austausch eines mit Wickelgut bewickelten Wickelkerns gegen einen unbewickelten Wickelkern ohne Unterbrechung des Wickelsvorgangs vorsehen zu können, ist es bereits bekannt, schleifenförmige Transportvorrichtungen vorzuse­ hen, an deren einem Ende die Wickelkerne eingelegt und an deren anderem Ende sie entnommen werden (EP 0 093 301 B1). Während des Aufwickelvorgangs ruht der mit Wickelgut versehene Wickelkern auf zwei Tragwalzen, welche die Materialrolle antreiben. Auf der Oberseite der Materialrolle ruht eine Belastungswalze, die geho­ ben und gesenkt werden kann. Die Zugspannung des Wickelguts wird dabei mittels einer regelbaren Tänzerung eingestellt. Bei extrem hohen Wickelgeschwindigkeiten stößt diese bekannte Vorrichtung jedoch an ihre Leistungsgrenze.

Damit beim Aufwickeln eines neu gebildeten Endabschnitts einer Endlosbahn, der durch Trennen dieser Bahn entstanden ist, dieser auch bei hohen Geschwindigkeiten auf einen leeren Wickeldorn gebracht werden kann, während die Endlosbahn weiter­ hin fortbewegt wird, wurde bereits eine Wickelvorrichtung vorgeschlagen, die eine untere Rolle aufweist, über welche die Endlosbahn läuft, und die ferner zwei Wickel­ rollen sowie eine Vorrichtung zum Abstützen dieser Wickelrollen in Verbindung mit der unteren Rolle aufweist. Die Endlosbahn wird dabei zwischen den Wickelrollen durchtrennt, während beide Rollen mit der unteren Rolle zusammenwirken (US-PS 1 248 542 ).

Bei dieser als Pope-Wickler bekannten Vorrichtung nimmt die Wickelrolle drei ver­ schiedene Positionen ein: eine Warte-Position, eine Start-Position und eine Lauf- Position. In der Lauf-Position verbleibt die Wickelrolle, bis sie ganz mit Wickelgut aufgefüllt ist. Während sich die Wickelrolle in der Lauf-Position befindet, kann eine leere Wickelrolle in die Warteposition gebracht werden. Im wesentlichen weist somit der Pope-Wickler eine angetriebene Abstützwalze und zwei Schwenkeinrichtungen mit Aufnahmeteil für die Lagen eines Wickelkerns auf. Mit Hilfe der ersten Schwenkeinrichtung werden nur einige Lagen im Anwickelvorgang gewickelt. An­ schließend wird der Wickelkern in eine zweite Schwenkeinrichtung überführt und dort fertiggewickelt. Dabei wird die sich bildende Rolle nicht auf zwei Tragwalzen Wie bei einem Doppeltragwalzenroller getragen, sondern an die Stützwalze angelehnt während des Aufwickelvorgangs geführt, wobei nur ein Teil der Gewichtskraft der Rolle sich auf die Abstützwalze abstützt.

Nachteilig ist bei dem Pope-Wickler, daß sich die Spannungsverhältnisse der Bahnen des Wickelguts nur schwer unter Kontrolle bringen lassen.

Ein verbesserter Pope-Wickler ist aus der US-PS 5 192 034 bekannt. Dieser Pope- Wickler weist eine Stützrolle sowie eine Wickelrolle auf, wobei die Wickelrolle an ihren beiden Enden einen Lagerzapfen besitzt. Jeder der Lagerzapfen liegt in einer Gabel eines Primärhebels. Somit sind zwei Primärhebel vorgesehen, und zwar einer an der Antriebseite des Pope-Wicklers und der andere an der Bedienungsseite. Jeder Primärhebel kann mittels eines pneumatischen Antriebs um eine Drehachse ge­ schwenkt werden.

Der Vorteil dieses Pope-Wicklers besteht darin, daß die Regelung der Kraft, die zwi­ schen der Aufwickelrolle und der Stützrolle herrscht, sehr genau durchgeführt wer­ den kann. Die Kraft kann sogar auf Null reduziert werden, so daß überhaupt kein Kontakt zwischen der Aufwickelrolle und der Oberfläche der Stützrolle auftritt. Die Zugspannung des Wickelguts kann dabei jedoch nicht geregelt werden.

Um diese Zugspannung und damit die Wickelhärte zu regeln, sind im wesentlichen zwei Maßnahmen bekannt. Die eine Maßnahme besteht darin, daß die Bahn einer mehr oder weniger großen Zugkraft ausgesetzt wird, während die andere Maßnahme darin besteht, die Wickelrolle mehr oder weniger stark gegen die Stützrolle zu drücken, beispielsweise dadurch, daß ein Druck auf die Achse der Wickelwalze aus­ geübt wird oder mittels eines Kontakts mit einer Reiterwalze, die parallel zu der zu schaffenden Walze verläuft und an diese gedrückt wird, wodurch ein Liniendruck, d. h. ein Druck entlang einer Gerade, zwischen der Bahnrolle und der Stützrolle ent­ steht.

Ein Liniendruck wird oft durch das Gewicht der Wickelkerne erzeugt, und zwar zwi­ schen der zu schaffenden Bahnrolle und der Stützrolle. Der Wickelkern ist sehr schwer und erreicht ein Ruhegewicht von mehreren Tonnen, so daß ein großer Li­ niendruck entsteht. Dieser Liniendruck ist verantwortlich für die extrem hohe Wickelhärte im Kernbereich der Bahnrolle.

Die Verwendung eines eigenen Antriebs für eine Wickelrolle, d. h. eines sogenannten Zentralantriebs, ergibt gewisse Vorteile, die darin bestehen, daß man die Wickelhärte steuern kann. Hierbei werden ein oder zwei Gleitstücke mit Führungen an einem Dre­ harm befestigt, so daß das Gleitstück das gleiche Drehmoment erzeugt wie die Pri­ märarme. Weil die Bahnrolle wächst, wenn sie den Primärabschnitt durchläuft, muß auch der radiale Abstand zwischen dem Antrieb und der Achse der Stützrolle im glei­ chen Verhältnis vergrößert werden. Um dies zu erreichen, wird die radiale Lage oder Spurführung des Gleitstücks festgelegt. Die Spurführung wird meistens mittels hy­ draulischer Regelung durchgeführt, wobei der Abstand zwischen dem Antriebsschlit­ ten und der Wickelrolle ständig gemessen wird.

Mit einem weiteren Pope-Wickler, der einen Direktantrieb aufweist, soll diese radiale Spurfuhrung vereinfacht werden (US-PS 5 261 620). Bei diesem Pope-Wickler wird eine im Betrieb befindliche Aufwickelwalze mittels eines ersten Gabel-Schwenkarms um eine Stützwalze herumgeführt und dann von einem zweiten Gabel-Schwenkarm übernommen, der die weiterhin aufwickelnde Rolle an einen anderen Ort verbringt, wo die Rolle fertiggewickelt wird.

Dieser Ort, an dem die Rolle fertiggewickelt wird, befindet sich auf einer horizonta­ len Schiene, entlang der die fertiggewickelte Rolle anschließend weitergeschoben und entfernt werden kann, um einer neuen Wickelrolle Platz zu machen. Da die Wickelrolle einen eigenen Antrieb besitzt, muß dieser die Bewegungen der Wickel­ rolle mitmachen können. Um dies zu ermöglichen, sind besondere Gleitelemente vor­ gesehen. Hierdurch entfallen die bei den herkömmlichen hydraulischen Antrieben er­ forderlichen Antriebszylinder.

Mit den beiden vorerwähnten Pope-Wicklern (US-PS'en 5 192 034, 5 261 620) soll erreicht werden, die beim Pope-Wickelprinzip entstehende sehr hohe Spannung im Kern der Materialrolle durch das hohe Gewicht des Wickelkerns zu verringern und den sich im Rollenzuwachs ergebenden plötzlichen Spannungsabfall zu verhindern. Dies geschieht in einem Fall mittels beidseitigen Hebeln zur Entlastung des Wickel­ kerngewichts und im anderen Fall mittels eines zusätzlichen Zentrumsantriebs auf dem Wickelkern.

Nachteilig ist bei den bekannten Vorrichtungen, daß sich die Spannung des Wickel­ guts nicht exakt regeln läßt.

Es sind indessen auch Wickelvorrichtungen bekannt, bei denen ein vollautomatischer Wechsel von Wickelspulen erfolgt und eine Steuerung der Wickelgutspannung mög­ lich sein soll (Wickelvorrichtung der italienischen Firma A. Celli, Typen AC3 oder "Windy"). Die Wickelspannung soll hierbei während des ganzen Wickelvorgangs konstant gehalten werden.

Die vorstehend erwähnten Wickler verbleiben jedoch beim grundsätzlichen Pope- Prinzip, bei dem die auf einer Ebene verschiebbare Materialrolle mehr oder weniger an eine feststehende Stützwalze angepreßt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung zum Aufwickeln von Papieren, Vlies oder sonstigen flexiblen Bahnen die Spannungen einer Wickel­ gutrolle zu regeln.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß der Antrieb der Wickelgutrolle und der Druck auf die Wickelgutrolle getrennt steuerbar sind. Außer­ dem kann die Wickelspannung nicht nur während des gesamten Wickelvorgangs konstant gehalten werden kann, sondern es ist möglich, die Wickelspannung zu je­ dem beliebigen Zeitpunkt während des Wickelvorgangs beliebig zu wählen. Hier­ durch können individuelle Besonderheiten des Wickelguts berücksichtigt werden.

Bei der Erfindung wird - vereinfacht ausgedrückt - das Pope-Prinzip eigentlich umge­ kehrt. Das Gewicht und die Massenträgheit der in den Wickelarmen fest eingespann­ ten Materialrolle haben keinen Einfluß mehr auf die Wicklung. Vielmehr ist bei der Erfindung eine Kontaktwalze beweglich aufgehängt und das Gewicht dieser Kontakt­ walze minimiert, so daß kleine Pneumatikzylinder zur Betätigung der Kontaktwalze ausreichend sind, welche wiederum feinfühligst auch bei sensiblen Materialien durch die geringe und konstante Massenträgheit jeder noch so kleinen Unrundheit der Ma­ terialrolle folgen kann.

Dadurch ist ein gleichförmiger, ununterbrochener Anpreßdruck an die Materialrolle gewährleistet, der zudem unabhängig vom Materialrollengewicht auf beliebige Weise beeinflußt werden kann. Durch den Einsatz einer zweiten voreilenden Kontaktwalze ist darüber hinaus eine Verteilung der Spannungskontrolle nicht mehr nur in einem Punkt, sondern über mehr als 25% des Umfangs verteilt möglich, wodurch ebenfalls eine höhere Genauigkeit gewährleistet ist und das Niveau des Anpreßdrucks insge­ samt abgesenkt werden kann, da nicht mehr vorwiegend dieser für die Spannungser­ zeugung verantwortlich ist. Hierdurch werden auch druckempfindliche Materialien nicht mehr "kaputtgewalkt".

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 die in der Fig. 1 gezeigte Vorrichtung in einer Seitenansicht;

Fig. 3 einen Wickelarm mit integrierter Kontaktwalze und einem Wickelkern mit jeweiliger Lagerung;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Fig. 3 zur Veranschaulichung des Walzen­ schlittens mit Führung;

Fig. 5 eine schwenkbare Kontaktwalze;

Fig. 6a eine erste Arbeitsphase der erfindungsgemäßen Vorrichtung: Wickelposition mit kleiner Rolle;

Fig. 6b eine zweite Arbeitsphase der erfindungsgemäßen Vorrichtung: Wickelposition mit großer, fast voller Rolle;

Fig. 6c eine dritte Arbeitsphase der erfindungsgemäßen Vorrichtung: Wechselposition, wobei die Wickelkernführung ausgeschwenkt und ein neuer Wickelkern in eine Anlegeposition gebracht wird;

Fig. 6d eine vierte Arbeitsphase der erfindungsgemäßen Vorrichtung: Anlegeposition, bei welcher eine Anlegeeinheit ausgefahren ist und ein neuer Wickelkern umschlungen wird;

Fig. 6e eine fünfte Arbeitsphase der erfindungsgemäßen Vorrichtung: Ausladeposition, bei welcher ein neuer Wickelvorgang gestartet und die Fertigrolle abgebremst sowie zum Ausladen gebracht wird;

Fig. 6f eine sechste Arbeitsphase der erfindungsgemäßen Vorrichtung: Wickelposition ohne Rolle, wobei die Wickelkernführung zurück­ geführt ist und ein neuer Wickelkern übernommen wird.

In der Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wicklers 1 dargestellt. Dieser Wickler 1 befindet sich innerhalb eines Tragrahmens mit den Pfei­ lern 2, 3, 4, 5, der beispielsweise für die Aufnahme eines Flaschenzugs zum Trans­ port eines mehrere Tonnen schwer bewickelten Wickelkerns dient. Ein solcher be­ wickelter Wickelkern ist als volle Materialrolle 6 gezeigt. An ihren Enden wird diese Materialrolle 6 durch zwei Wickelarme 7, 7' gehalten. Diese Wickelarme 7, 7' sind mit den Kolben von hydraulischen Antriebszylindern verbunden, von denen man in der Fig. 1 nur den einen Kolben 9 und den einen Antriebszylinder 10 erkennt. Mit 11 ist eine hydraulische Pinole zur Aufnahme der Materialrolle 6 bezeichnet. Zwei wei­ tere kleinere Antriebszylinder 12, 13 sind seitlich und unterhalb des Antriebszylin­ ders 10 angeordnet. Ihre Kolben 14, 15 verlaufen zu beiden Seiten eines Gestänges 18, das zur Betätigung einer Anlege- und Querscheideeinrichtung dient. Als Träger der Antriebszylinder 10, 12, 13 mit ihren Kolben 9, 14, 15 sowie der Wickelarme 7, 7' dient eine seitliche Stützplatte 17, die etwa vom Boden bis zur Pinole 11 reicht. Mit 25 ist eine Kontaktwalze bezeichnet, mit 20 ein Hydraulikaggregat und mit 51 ei­ ne Synchronrolle für die Kontaktwalze 25.

In der Fig. 2 ist der Wickler 1 noch einmal in einer geschnittenen Seitenansicht ge­ zeigt. Man erkennt hierbei die volle Materialrolle 6, einen Wickelarm 7', einen Kol­ ben 9' und einen Zylinder 10'. Der Zylinder 10' ist mit seinem einen Ende über ein Gelenk 21 mit einer Lasche 22 verbunden, die ihrerseits mit einer Stützplatte 17' in Verbindung steht. Das Ende des Kolbens 9', der aus dem Zylinder 10' herausragt, ist über ein Gelenk 23 mit dem Wickelarm 7' verbunden. Der Umfang der Materialrolle 6 kontaktiert zwei Kontaktwalzen 24, 25. Die erste Kontaktwalze 24 liegt seitlich an dem Umfang der Materialrolle 6 an und ist um eine Achse 26 schwenkbar. Dagegen befindet sich die zweite Kontaktwalze 25 unterhalb der Drehachse 27 der Material­ rolle 6. Mit 28 ist ein neuer Wickelkern bezeichnet, der an die Stelle des alten Wickelkerns tritt, wenn dieser voll bewickelt ist. Ein Wickelkernbeschleuniger 29 liegt auf dem neuen Wickelkern 28, um dessen Umfangsgeschwindigkeit auf die Ge­ schwindigkeit der zu wickelnden Bahn zu bringen. Der Antrieb für diesen Wickel­ kernbeschleuniger 29 ist mit 30 bezeichnet. Eine Einlege- und Querscheideeinrich­ tung 16 liegt, wie die Elemente 24 bis 39, zwischen den beiden Stützplatten 17 (Fig. 1) und 17' (Fig. 2). Der Antriebszylinder 12 und der Kolben 14 sind allerdings vor der Stützplatte 17 angeordnet und in der Fig. 2 nur zu Orientierungszwecken einge­ zeichnet. Die Einlege- und Querschneideeinrichtung weist eine Leitwalze, eine weite­ re Preßwalze und ein Querschneidezackenmesser auf. Diese Bauelemente sind durch gestrichelte Linien angedeutet. Die Preßwalze kommt nur dann zum Einsatz, wenn auf einen papphülsenbestückten Wickelkern gewickelt wird.

Die zu wickelnde Bahn 31 läuft von links nach rechts von einer Rolle 32 über eine Breitstreckwalze 34 an deren Antrieb 33 vorbei. Anschließend läuft die Bahn 31 über eine Leitwalze 35 und umschlingt eine Meßwalze 36. Die Meßwalze 36 weist Deh­ nungsmeßstreifen als Kraftaufnehmer auf, die je nach Auslegung ihres Maximalwerts ein Spannungs- und Stromsignal liefern, welches direkt von Antriebsreglern und ei­ ner elektronischen Steuerung verwertet werden kann. Über die erste Kontaktwalze 24 wird die Bahn 31 von der sich drehenden Materialrolle 6 auf deren Umfang gezogen.

Für die Zuführung eines neuen Wickelkerns 28 ist eine Wickelkernzuführung 37 vor­ gesehen, die von einem Zylinder 38 betätigt wird. Die Arme der Wickelkernzufüh­ rung 37, 37', die erste Kontaktwalze 24 sowie die Wickelarme 7, 7' sind in geeigneter Weise parallel nebeneinander zwischen den Wickelarmen 7, 7' angeordnet, wobei die Wickelzuführung 37, 37' in der Bahnmitte vorgesehen ist. Dann kommen nach außen die Wickelarme 7, 7' und ganz außen befinden sich die Arme der Kontaktwalze 24. Hierdurch wird der neue Wickelkern 28 zwischen den Schwenkarmen 40, 90, der Kontaktwalze 24 und der Achse 26 sowie den Schwenkarmen 40, 90 hindurch in die Wickelposition geschwenkt und dort gehalten, bis die Wickelarme 7, 7' mit geöffne­ ten, d. h. zurückgezogenen Pinolen 11, 53 zurückschwenken und den neuen Wickel­ kern 28 übernehmen. In der Praxis wird hierbei der Öldruck von den Pinolen 11, 53 weggenommen, so daß Federdrücke die Zylinderrohre über die Zapfen des Wickel­ kerns 52 schieben. Mit Hilfe eines pneumatischen Zylinders 39 kann ein Schwenk­ arm 40, an dessen einem Ende die Kontaktwalze 24 vorgesehen ist, um die Achse 26 geschwenkt werden. Hierdurch läßt sich der Anpreßdruck der Kontaktwalze 24 auf den Umfang der Materialrolle 6 vergrößern oder verkleinern.

In der Fig. 3 sind Teile der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Vorrichtung noch einmal im Detail und in perspektivischer Ansicht dargestellt. Außer dem Wickelarm 7 erkennt man das Gegenstück dieses Wickelarms, den hinteren Wickelarm 7'. Beide Wickelar­ me 7, 7' sind über eine Verbindungsachse 50 miteinander verbunden. Bei der Verbin­ dungsachse handelt es sich um eine starkwandige Rohrtraverse zur Aufnahme der Torsionsmomente aus eventuell auftretenden unterschiedlichen Belastungen der Wickelarme 7, 7'. In den Wickelarmen 7, 7' ist eine Synchronwelle 51 gelagert, die sich unterhalb der zweiten Kontaktwalze 25 befindet. Über dieser Kontaktwalze 25 befindet sich ein Wickelkern 52, der in den oberen Enden der Wickelarme 7, 7' in hydraulischen Pinolen 11, 53 gelagert ist. Bei den Pinolen 11 und 53 handelt es sich, ähnlich wie bei einer Reitstock-Pinole an einer Drehbank, um axial verschiebbare Kreiszylinder. Die Pinolen 11, 53 sind also umgekehrte Hydraulikzylinder, bei denen der Kolben über eine Kolbenstange fest mit den Wickelarmen 7, 7' verbunden ist, so daß ein Zylinderrohr innerhalb eines Tragrohrs relativ zu diesem gleiten kann. Das Schließen, d. h. das Greifen des Wickelkerns erfolgt aus Sicherheitsgründen federbe­ lastet über ein Tellerfederpaket. Geöffnet werden die Pinolen 11, 53 dagegen hydrau­ lisch. Parallel zu den Wickelarmen 7, 7' und senkrecht zur Kontaktwalze 25 verlaufen pneumatische Zylinder 56, 57, die zum Heben und Senken der Kontaktwalze 25 die­ nen. Im unteren Bereich des pneumatischen Zylinders 57 erkennt man einen Antrieb 58, bei dem es sich um einen geregelten Elektromotor handelt, der die Kontaktwalze 25 dreht. Die pneumatischen Zylinder 56 und 57 verfahren somit die Kontaktwalze 25 und bringen während des Wickelvorgangs den geregelten Anpreßdruck der Kon­ taktwalze 25 an die Materialrolle 6 auf.

Die Fig. 4 zeigt einen Schnitt A-A durch die Vorrichtung gemäß Fig. 3. Man erkennt hierbei einen Antriebsriemen 70, der über zwei Rollen 71, 72 zur Kontaktwalze 25 geführt ist und diese in eine Drehbewegung versetzen kann. Mit 61 ist ein Riemen­ spanner bezeichnet, der sich zwischen zwei Umlenkrollen 60, 62 befindet. Parallel zu den Antriebsriemen 70 verläuft noch ein Synchronriemen 73, der mit einem Walzen­ schlitten 74 verbunden ist. Dieser Walzenschlitten 74, der die Kontaktwalze 25 trägt, kann sich entlang einer Schiene 75 bewegen. Mittels einer Synchronwelle 51 und des Synchronriemens 73 kann die in dem Walzenschlitten 74 gelagerte Kontaktwalze 25 parallel zum Wickelkern 52 verfahren und mit den pneumatischen Zylindern 56, 57 mehr oder minder an die Materialrolle 6 angepreßt werden. Der Synchronriemen 73 ist paarig ausgelegt, d. h. auf beiden Seiten der Vorrichtung befindet sich innerhalb der Wickelarme 7 und 7' je ein Synchronriemen 73, welcher jeweils über Umlenk­ rollen 71, 72, 76, 78 sowie die Synchronwelle 51 umschlingend geführt ist, wobei die Enden der Synchronriemen oben und unten an den Walzenschlitten 74 und 74' festge­ klemmt sind. Somit ist ein synchrones Verfahren beider Walzenschlitten 74, 74' und somit die Parallelität der Kontaktwalze 25 zum Wickelkern 52 gewährleistet. Der An­ trieb 58 treibt, wie bereits erwähnt, über den Riemen 70 die Kontaktwalze 25 an. Der Kraftfluß erfolgt hierbei vom Motor 58 zu einem Zwischengelege 72 und von diesem mittels Riemen 70 über dessen Spannvorrichtung 60, 61, 62 zur Riemenscheibe 63, die auf einem Zapfen der Kontaktwalze 25 sitzt.

In der Fig. 5 ist der Bereich der ersten Kontaktwalze 24 noch einmal im vergrößerten Maßstab und in einer anderen Perspektive dargestellt. Man erkennt hierbei den zwei­ ten Schwenkarm 90, der gegenüber dem ersten Schwenkarm 40 angeordnet ist und mit einem pneumatischen Zylinder 91 in Verbindung steht. Dieser zweite Schwenk­ arm 90 besitzt einen Vorsprung 92 zur Aufnahme eines Riemenspanners für den An­ trieb 95. Die Schwenkachse 26 ist mit ihrem einen Ende in einem Lager 93 gelagert. Das Getriebe 94 ist vorzugsweise ein Kegelradgetriebe, und der Motor 95 ein zu 58 baugleicher Elektromotor. Mit dem Motor 95 wird über das Getriebe 94 und einen mittels einer Spannrolle 92 gespannten Zahnriemen (nicht dargestellt) die Kontakt­ walze 24 angetrieben. Da der Antriebsmotor für die Drehbewegungen der Kontakt­ walze 24 nicht an einem Ende dieser Kontaktwalze 24 angeflanscht ist, ist das mittels der pneumatischen Zylinder 39, 91 zu verschwenkende Gewicht gering.

Die Funktionsweise der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Vorrichtungen wird nachfol­ gend beschrieben.

Das Wickelgut oder die Bahn 31 wird auf einen Wickelkern 52 aufgewickelt, der beidseitig in selbsttätig schließenden, hydraulisch öffnenden Pinolen 11, 53 in den Wickelarmen 7, 7' gelagert ist. Beide Wickelarme 7, 7' sind über eine rohrförmige Verbindungsachse 50 torsionssteif miteinander verbunden, so daß eine Einheit ent­ steht, die - hydraulisch betätigt - das gesamte Gewicht aus aufgewickeltem Gut 6 und Wickelkern 52 lageunabhängig trägt.

Der Antrieb zum Aufwickeln der Bahn 31 erfolgt zum einen vom Umfang her über eine erste gewichtsminimierte und auf ihrer Oberfläche gummierte Kontaktwalze 24, die senkrecht über dem Schwerpunkt der Einheit, wie sie in der Fig. 5 gezeigt ist, pendelnd an einer Achse 26 hängend gelagert ist. Der Anpressdruck der Kontaktwal­ ze 24 an die Materialrolle 6 erfolgt mittels feinfühliger Pneumatikzylinder 39, 91. Die mögliche Auslenkung der aus den Schwenkarmen 40, 90 und der Kontaktwalze 24 bestehenden Pendeleinheit ist dabei so gewählt, daß ein Pufferbereich für das Wickelgut 31 auf dem Wickelkern 52 entsteht. Anhand der Fig. 6a bis 6f wird dies weiter unten noch näher beschrieben.

Die zweite Kontaktwalze 25 ist ähnlich aufgebaut wie die erste Kontaktwalze 24, im Gegensatz zu dieser jedoch linear auf Walzenschlitten 74, 74' verfahrbar, die inner­ halb der Wickelarme 7, 7' gelagert sind. Die Kontaktwalze 25 kann hierdurch die Ma­ terialrolle 6 berühren und unterstützen sowie mit zunehmendem Wickelgutrollen­ durchmesser dem Rollenzuwachs folgen. Der Drehpunkt der Verbindungsachse 50 der Wickelarme 7, 7' ist so gewählt, daß sich die Kontaktwalze 25 stets unter dem Schwerpunkt der Materialrolle 6 befindet, und zwar unabhängig vom jeweiligen Durchmesser der Wickelgutrolle. Die Kontaktwalze 25 wird, wie oben bereits be­ schrieben, durch einen Motor 58 separat in eine Drehbewegung um ihre Achse ver­ setzt, wobei von diesem Motor 58 ein Zahnriemen zu einem Zahnrad 63 führt.

Die Kontaktwalzen 24 und 25 üben im wesentlichen gleichrangige Funktionen aus. Nur während der Wechselphase treibt die Walze 25 alleine die volle Materialrolle 6 an, während die Kontaktwalze 24 nur den leeren, neuen Wickelkern antreibt. Wäh­ rend des Wickelvorgangs kann jede der beiden Walzen 24, 25 mehr oder minder stark antreiben, so daß der von einem Vlies-Materialhersteller gewünschte Effekt in der Rolle entsteht. Möchte zum Beispiel der Materialhersteller eine bestimmte Festigkeit der Rolle 6 erzielen, um möglichst viele Laufmeter auf die Rolle zu bringen, bei­ spielsweise um Versandkosten einzusparen oder weniger Wechsel bei der Weiterver­ arbeitung zu haben, und lassen die Materialeigenschaften, wie zum Beispiel eine ge­ ringe Querfestigkeit, nur einen ungenügenden Bahnzug vor der Wickelstelle - gemes­ sen über die Meßwalze 36 - zu, ohne die Bahn einzuschnüren, käme es bei bisherigen Wickelverfahren zum seitlichen Ausschieben der inneren Lagen durch den hohen Druck der Außenlagen. Durch die zweite Kontaktwalze 25 gemäß der Erfindung be­ steht jedoch die Möglichkeit, am Einlauf über die Meßwalze 36 mit nur kleinen Bahnzügen zu fahren, und am Rollenanfang am Wickelkern der zweiten Kontaktwal­ ze 25 gegenüber der ersten Kontaktwalze 24 eine starke Voreilung zu geben, d. h. die Kontaktwalze 25 wird einige Prozent schneller angetrieben als die Kontaktwalze 24. Dadurch wird ohne die sonst auftretenden negativen Einflüsse der Bahnzug zwischen den beiden Kontaktwalzen 24 und 25 erst auf der Rolle 6 erzeugt, ohne daß eine Ein­ schnürung möglich ist, da die Reibung auf der Rolle 6 zum Wickelkern einen stabili­ sierenden Effekt bringt. Jetzt ist die Lastverteilung ungefähr 50 : 50, da die Kontakt­ walze 24 dem Zug der Kontaktwalze 25 entgegenbremsen muß und lediglich den ge­ ringen Bahnzug am Einlauf zur Unterstützung hat. Reduziert man nun mit zunehmen­ dem Materialrollendurchmesser die Voreilung, nimmt auch der Leistungsbedarf an der Kontaktwalze 25 ab und derjenige der Kontaktwalze 24 zu, bis bei 0% Voreilung schließlich die Kontaktwalze 24 allein den Bahnzug und die Reib- und Walkarbeit aufbringen müßte. Man kann also sagen, daß beide Walzen an der Wicklung ungefähr gleichen Anteil haben.

Die Meßwalze 36 ist mit Bahnzugsensoren versehen, die ein Signal über den Bahn­ zug abgeben. Dieses Bahnzugsignal wird zur Regelung der Drehzahl der Kontakt­ walze 24 und damit der Materialrolle 6 herangezogen. Durch die gewichtsneutrale Pendellagerung 26 der Kontaktwalze 24 sowie der hiervon unabhängigen Lagerung des Wickelkerns 52 in den Wickelarmen 7, 7' kann der Anpressdruck der Kontakt­ walze 24 an die Wickelgutrolle 6 mittels der Pneumatikzylinder 39, 91 unabhängig vom zunehmenden Wickelgutrollengewicht feinfühlig über den Rollendurchmesser für jede von einem Wickelguthersteller gewünschte Wickelcharakteristik gesteuert werden.

Die Größe der Auslenkung der Kontaktwalze 24 über ihren theoretischen Nullpunkt hinaus regelt die Verfahrgeschwindigkeit der Wickelarme 7, 7' mit dem darin gela­ gerten Wickelkern 52 bei zunehmendem Durchmesser der Wickelgutrolle 6. Unter dem theoretischen Nullpunkt wird hierbei diejenige Stellung verstanden, in der gera­ de kein Signal zum Verfahren der Wickelarme 7, 7' erfolgt. Dies ist der Fall, wenn die Arme 40, 90 senkrecht stehen. Eine Auslenkung nach links bewirkt die hydrauli­ sche Absteuerung der Wickelarme 7, 7', wobei z. B. nur 20 mm für die Steuerung be­ nutzt werden. Mehr oder weniger Auslenkung innerhalb dieser 20 mm bewirkt mehr oder weniger schnelle Absteuerung. Die Kontaktwalze 24 kann jedoch während dem Wechselvorgang noch ca. 120 mm weiter ausgelenkt werden (vgl. weiter unten Fig. 6f).

Die Kontaktwalze 25 folgt dem zunehmendem Durchmesser der Wickelgutrolle 6 nach unten, wobei über die separate Andruckregelung dieser Kontaktwalze 25 und den getrennten Antrieb 58 auf die Wickelgutrolle ganz besonders die Möglichkeiten einer Spannungs- und Dichtebeeinflussung in der Wickelgutrolle gegeben sind.

Die Spannung und Dichte des Wickelguts kann somit einerseits durch die Wickelgut­ spannung und den Anpreßdruck der Kontaktwalze 24 und andererseits durch den Auflagedruck der Kontaktwalze 25 und deren Geschwindigkeit im Verhältnis zur ersten Kontaktwalze 24 geregelt werden. Die Spannungskontrolle mittels Anpreß­ druck basiert auf dem Umstand, daß durch das Anpressen der Materialrolle an die Stützwalze ein Walkeffekt auftritt, ähnlich einem sich auf der Fahrbahn abrollenden Gummireifen, bei dem die auflaufende Bahn eine geringe Zugerhöhung im Berühr­ punkt erfährt. Dies ist jedoch nur in geringem Maße beeinflußbar, insbesondere bei zähen Materialien, da durch den erwähnten Walkeffekt das Material ermüdet und der Rollenaufbau negativ beeinflußt werden. Schließlich wird jede bereits aufgewickelte Lage an jedem Punkt des Umfangs während jeder weiteren Umdrehung je einmal komprimiert und dekomprimiert. Durch die zweite Kontaktwalze 25 muß im Extrem­ fall lediglich soviel Anpreßdruck erbracht werden, um eine schlupffreie Übertragung des erforderlichen Drehmoments der entsprechenden Kontaktwalze zu gewährleisten. Die Spannungskontrolle auf der Materialrolle beschränkt sich nunmehr nicht nur auf einen Punkt des Umfangs in Abhängigkeit von der Dehnsteifigkeit des Materials, sondern kann gezielt über die Reibung zwischen Material und Kontaktwalze zwi­ schen den beiden Kontaktwalzen verteilt über ca. 25% des Umfangs erfolgen. Die Anpreßdruckvariation der jeweiligen Kontaktwalze ist je nach Materialbeschaffenheit nurmehr zusätzlich als Einflußgröße nutzbar.

Ist der volle Rollendurchmesser des Wickelguts 6 erreicht, bewegen die Wickelarme 7, 7' die Wickelgutrolle 6 gerade so weit von der Kontaktwalze 24 weg, daß ein be­ rührungsfreies Durchschwenken der Anlege- und Querschneideeinrichtung 16 er­ möglicht wird. Die Kontaktwalze 25 übernimmt während dieses Vorgangs allein die Antriebsfunktion für den Wickelkern 52.

Die Wickelkernzuführung 37 schwenkt einen neuen Wickelkern 28 ein, nachdem die­ ser vom Wickelkernbeschleuniger 29 mit der Geschwindigkeit der Bahn 31 synchro­ nisiert wurde. Sodann wird der neue Wickelkern 28 von der Wickelkernzuführung 37 in einer Anlegeposition fixiert. Hierbei übernimmt die Kontaktwalze 24 den Antrieb des neuen Wickelkerns 28 (vgl. Fig. 6c).

Die Anlege- und Querschneideeinrichtung 16 umschlingt den neuen Wickelkern 28 um nahezu 360 Grad, so daß kein Klebeband oder eine sonstige Präparierung des Wickelkerns 28 erforderlich ist. Danach erfolgt das Querschneiden (vgl. Fig. 6d).

Die Wickelarme 7, 7' schwenken die fertige Wickelgutrolle 6 aus dem Wickelbereich heraus und bremsen diese über die Kontaktwalze 25 bis zum Stillstand ab. Während dieses Vorgangs übernimmt die Kontaktwalze 25 allein den Antrieb der Rolle 6. Nach erfolgtem Anlegen und Querschneiden bremst die Kontaktwalze 25 die Materi­ alrolle 6 ab. Hierauf geben die Wickelarme 7, 7' die fertige Wickelgutrolle 6 in eine geeignete Vorrichtung, beispielsweise in einen Kaulenwagen oder in einen Fertigrol­ lenspeicher. Die Pinolen 11, 53 werden hydraulisch geöffnet und entlassen die Wickelgutrolle (vgl. Fig. 6e).

Die Wickelarme 7, 7' schwenken sodann mit geöffneten Pinolen 11, 53 zurück und übernehmen durch Schließen den neuen angewickelten Wickelkern 28 aus der Wickelkernzuführung 37. Während der Wechselphase war die Regelung der Wickel­ arm-Hydraulik ausgeschaltet, und die Kontaktwalze 24 ermöglichte über den Regel­ bereich hinaus in einer Pufferzone das Anwickeln und den Durchmesserzuwachs unter Beibehaltung des geregelten Anpressdrucks und der Bahngeschwindigkeit (vgl. Fig. 6f). Nach der Übernahme des neuen Wickelkerns wird die Regelung reaktiviert, und die Kontaktwalze 24 bewegt sich durch die wegschwenkenden Wickelarme 7, 7' wieder in ihre Neutrallage.

In den Fig. 6a bis 6f sind zur Verdeutlichung der vorbeschriebenen Funktionsweise der Erfindung einzelne Arbeitsphasen dargestellt. Hierzu dienen im wesentlichen ver­ einfachte Darstellungen entsprechend der Fig. 2.

Die Fig. 6a zeigt die Vorrichtung gemäß Fig. 2 in einer Wickelposition, in welcher der Umfang der Materialrolle 6 zunimmt. Es handelt sich hierbei um die Arbeitspha­ se kurz nach dem Anwickeln, d. h. das Anwickeln ist beendet und das normale Wickeln hat gerade begonnen.

Die in der Fig. 6b gezeigte Arbeitsphase entspricht im wesentlichen derjenigen, die bisher in der Fig. 2 gezeigt wurde. Die Materialrolle 6 ist hierbei fast voll, und ein neuer Wickelkern 28 wird vorgelegt.

In der Fig. 6c ist der Wickelkern 7' weiter im Uhrzeigersinn verschwenkt, um das Abnehmen der Materialrolle 6 einzuleiten. Ein neuer Wickelkern 28 ist hierbei in die Höhe der Kontaktwalze 24 gelangt, d. h. eine Wickelkernzuführung ist ausge­ schwenkt und ein neuer Wickelkern in Anlegeposition gebracht.

Die Fig. 6d zeigt den Wickelarm 7' weit nach rechts um den Drehpunkt 50 ge­ schwenkt. Die Einlege- und Querschneideeinrichtung 16 ist hierbei im Gegenuhr­ zeigersinn nach oben geschwenkt. Mit ihrer Spitze stößt sie bei dessen Schwenk­ bewegung gegen die Bahn 31 und führt diese um den neuen und sich drehenden Wickelkern 28 herum, worauf die Bahn 31 den neuen Wickelkern 28 umschlingt.

Nähere Einzelheiten über das Anlegen der Bahn an einen neuen Wickelkern sowie über das Durchtrennen der Bahn ergeben sich aus der Beschreibung zur Fig. 4 der EP 0 093 301.

In der Fig. 6e ist der Vorgang des Umwickelns des neuen Wickelkerns 28 abge­ schlossen, so daß die Einlege- und Querschneideeinrichtung 16 wieder in ihre alte Position verbracht ist. In dieser Ausladeposition wird ein neuer Wickelvorgang ge­ startet, die fertige Rolle 6' abgebremst und ausgeladen. Das Ausladen der fertigen Rolle 6' erfolgt z. B. dadurch, daß die Pinolen an den Enden der Achse der Rolle 6' geöffnet werden, so daß die Enden der Achse frei liegen. Diese Enden können nun von Haken einer Laufkatze umschlungen werden, welche die Rolle 6' hochhebt und an einen bestimmten Ort bringt.

In der Fig. 6f ist die Übernahmeposition für die neu zu bewickelnde Rolle dargestellt. Man erkennt hierbei, daß die Kontaktwalze 24 etwas nach links gegenüber der Verti­ kalen ausgelenkt ist. Diese Auslenkung ergibt sich dadurch, daß die Wickelarme 7, 7' eine gewisse Zeit benötigen, bis die Materialrolle 6' abgebremst und abgelegt ist und bis die Wickelarme 7, 7' aus der Position der Fig. 6e in die Position der Fig. 6f zu­ rückgeschwenkt sind. Bis die Wickelarme 7, 7' den angewickelten Wickelkern über­ nommen haben, ist bereits ein wenig Material aufgelaufen. Da der Wickelkern jedoch in seiner Aufwickelposition in den Armen 37 der Wickelkernzuführung fixiert blei­ ben muß, um eine versatzfreie Übernahme durch die Wickelarme zu gewährleisten, ist der Pendelbereich der Kontaktwalze 24 größer als für die Steuerung der Wickel­ arme 7, 7' erforderlich ausgebildet, so daß diese den Durchmesserzuwachs während der Anwickelphase überbrücken kann.

Bei den elektronischen Regeleinheiten, welche die Regelung von Drehgeschwindig­ keit und Anpreßdruck der Kontaktwalzen 24, 25 übernehmen, handelt es sich um her­ kömmliche Einheiten, so daß sich deren Darstellung und Beschreibung erübrigt. Es versteht sich, daß die Regelung mittels softwaregesteuerter Computer bzw. Mikro­ prozessoren durchgeführt werden kann.

Claims (18)

1. Vorrichtung zum Aufwickeln von Wickelgut, beispielsweise von Papierbahnen, Vliesbahnen und sonstigen flexiblen Bahnen, die einen Wickelkern, zwei schwenkba­ re Arme sowie Lagerstellen in den schwenkbaren Armen für die Aufnahme der En­ den des Wickelkerns aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine um eine Achse (26) schwenkbare Kontaktwalze (24) vorgesehen ist, die auf den Umfang einer um den Wickelkern (52) gewickelten Materialrolle (6) drückbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwalze (24) mittels eines Antriebs (94, 95) drehbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckvorrich­ tung (39, 91) vorgesehen ist, welche die Kontaktwalze (24) regelbar gegen die Mate­ rialrolle (6) drückt oder von dieser entfernt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kontaktwalze (25) vorgesehen ist, die entlang den schwenkbaren Armen (7, 7') auf den Wickelkern (52) zu und von diesem weg bewegbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwalze (25) mittels eines Antriebs (58, 63, 70, 72) drehbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwalze (25) eine eigene Druckregelung (57) besitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwalze (25) unterhalb des Schwerpunkts der Materialrolle (6) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwalze (25) in Walzenschlitten (74, 74') gelagert ist, die entlang einer Schiene (75, 75') be­ wegbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Kon­ taktwalze (25) gegen die Materialrolle (6) mittels pneumatischer Zylinder (56, 57) er­ folgt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbaren Arme (7, 7') mit einem Antrieb (10, 10') gekoppelt sind, der seinerseits mit einer orts­ festen Stützplatte (17, 17') in Verbindung steht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schwenkbaren Arme (7, 7') mittels einer Verstrebung (50) miteinander verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Wickelkerns (52) in selbsttätig schließenden und hydraulisch öffnenden Lagerungen (11, 53) gehalten sind.

13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktwalzen (24, 25) auf ihrem Umfang einen großen Reibungskoeffizienten auf­ weisen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzenschlit­ ten (74, 74') mittels Riementrieben (73, 73') synchronisiert sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein Riementrieb ist, der von einem Elektromotor (95) über ein Getriebe (94) gesteuert wird.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßwalze (36) vorgesehen ist, um welche die aufzuwickelnde Bahn (31) geschlagen ist, wobei diese Meßwalze (36) Sensoren zum Messen der Zugspannung der Bahn (31) auf­ weist.

17. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Kontaktwalzen (24, 25) voneinander auf dem Umfang der Materialrolle (6) beliebig ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand ca. 45° beträgt.