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Die Erfindung betrifft eine Walze,
insbesondere Rollenwickler-Walze, mit einem Tragkörper, der zumindest
in einem Nipbereich mit einer elastischen Schicht bedeckt ist.
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Die Erfindung wird im folgenden im
Zusammenhang mit dem Aufwickeln einer Papierbahn zu einer Wickelrolle
beschrieben. Die vorgeschlagene Lösung ist aber prinzipiell bei
allen Walzen anwendbar, bei denen man Änderungen der Härte in der
Oberflächenschicht
herbeiführen
möchte.
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Papierbahnen werden quasi endlos
und in relativ großen
Breiten bis zu 10 m produziert. Um später für einen Verwender handhabbar
zu sein, müssen
sie auf die passende Breite geschnitten werden. Die dabei entstehenden
Teilbahnen werden zu Wickelrollen aufgewickelt. Beide Vorgänge werden üblicherweise
zusammengefaßt
in einem Rollenschneider durchgeführt. Dabei entstehen Wickelrollen
mit einer Breite im Bereich von 0,2 bis 5 m. Der Durchmesser der
fertigen Wickelrollen liegt im Bereich von 0, 5 bis 2, 5 m.
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Beim Wickeln von Wickelrollen möchte man einen
vorbestimmten Wickelhärteverlauf
erreichen. Die Wickelhärte
sollte von innen nach außen
abnehmen oder allenfalls konstant bleiben. Wenn die Wickelhärte einen
anderen Verlauf hat, kann es zu Hülsenläufern kommen. Die Papierbahn
kann Falten werfen oder sogar platzen.
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Die Wickelrolle muß beim Wickeln
abgestützt
werden. Eine Möglichkeit
hierzu ist es, die Wickelrolle an einer Walze anliegen zu lassen.
Hierbei übernimmt
die Walze zumindest einen Teil des Gewichts der Wickelrolle. Die
Druckspannungen im Nip zwischen der Wickelrolle und der Walze sind
ein Faktor, der Einfluß auf
die Wickelhärte
nimmt.
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Mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle
wächst
entsprechend auch das Gewicht der Wickelrolle an. Dementsprechend
erhöht
sich auch die Streckenlast im Berührungsnip zwischen der Wickelrolle
und der Walze. Dies würde
ohne zusätzliche Maßnahmen
dazu führen,
daß die
Wickelhärte
von innen nach außen
ansteigt, was unerwünscht
ist.
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Man verwendet daher Walzen mit einer
relativ weichen Oberfläche,
so daß sich
der Bereich vergrößert, in
dem die Wickelrolle an der Walze anliegt. Damit sinken die Druckspannungen.
Diese Vorgehensweise ist zwar gut ge eignet, um die Druckspannungen
nicht zu groß werden
zu lassen. Sie hat aber den Nachteil, daß das Anwickeln der Wickelrolle
erschwert wird. Beim Anwickeln möchte
man nämlich eine
möglichst
große
Wickelhärte
erzeugen können, wozu
große
Druckspannungen günstig
sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf
einfache Weise den Einfluß des
Eigengewichts einer an der Walze anliegenden Rolle auf die Wickelhärte zu vermindern.
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Diese Aufgabe wird bei einer Walze
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die elastische Schicht aus
einem Material gebildet ist, dessen Härte in Dickenrichtung sich
bei einer Änderung
seiner Flächenausdehnung ändert, die
Schicht nicht fest mit dem Tragkörper
verbunden ist und eine auf die Schicht wirkende Flächenausdehnungs-Änderungseinrichtung
vorgesehen ist.
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Man verwendet also ein Material,
das härter wird,
wenn man es in die Länge
oder in die Breite zieht, und weicher, wenn man es entspannen läßt. Eine Änderung
der Flächenausdehnung
läßt sich leicht
bewirken, weil die Schicht nicht fest mit dem Tragkörper verbunden
ist. Es ist hierbei zwar möglich,
die Schicht partiell am Tragkörper
zu fixieren. Die Schicht muß aber
die Möglichkeit
haben, ihre Flächenausdehnung
relativ zum Tragkörper
zu ändern, so
daß man
ihre Härte ändern kann.
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Vorzugsweise ist die Schicht aus
einem volumenkonstanten Material gebildet. Ein volumenkonstantes
Material behält
sein Volumen bei, wenn die Flächenausdehnung
geändert
wird. Wenn man das Material durch Aufbringen einer Zugkraft verlängert, dann ändert es
seine Dicke und wird dünner.
Es ist leicht vorstellbar, daß ein
dünneres
Material, das auf dem Tragkörper
aufliegt, eine härtere
Schicht bildet als das gleiche Material, das eine dickere Schicht
bildet. Durch die einfache Veränderung
der Flächenausdehnung
läßt sich
also die Härte
der Schicht variabel gestalten.
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Vorzugsweise ist die Schicht aus
einem gummielastischen Material gebildet. Ein gummielastisches Material
ist beispielsweise unter der Bezeichnung "Jagflex" auf dem Markt verfügbar. Es hat die notwendigen
Rückstelleigenschaften,
d.h. wenn man eine Zugspannung, die man zur Vergrößerung der Länge oder
der Breite verwendet, kleiner werden läßt, dann vermindert sich auch
die Länge
oder Breite und die Dicke steigt an. Mit anderen Worten wird die Härte geringer.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung
ist vorgesehen, daß die
Schicht als Band ausgebildet ist, das den Tragkörper und eine Spannrolle umschlingt, wobei
die Länge
des Bandes mit Hilfe der Spannrolle veränderbar ist. Dies ist eine
besonders einfache Maßnahme,
um die Flächenausdehnung
des Materials zu ändern.
Geändert
wird hierbei die Längenausdehnung.
Wenn man einen erhöhten
Zug auf das Band ausübt,
indem man die Spannrolle vom Tragkörper weg verlagert, dann vermindert
sich die Dicke des Bandes und die Schicht wird härter.
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Hierbei ist bevorzugt, daß die Spannrolle
einen Verlagerungsantrieb aufweist. Durch den Verlagerungsantrieb
hat man ein einfaches Mittel an der Hand, um die Härte der
Schicht einzustellen.
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Vorzugsweise weist das Band zwischen
der Spannrolle und dem Tragkörper
ein zulaufendes und ein ablaufendes Trum jeweils bis zum Nipbereich
auf, wobei das zulaufende Trum länger
als das ablaufende Trum ist. Damit liegt das Band im gespannten
Zustand über
einen längeren
Bereich auf dem Tragkörper
auf. Die Spannung wird also vor dem Nipbereich sozusagen eingefroren.
Damit wird auch die Härte eingefroren.
Die Steuerung der Härte
der Schicht ist einfacher.
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Vorzugsweise bildet das zulaufende
Trum eine Auflagefläche
für eine
zulaufende Materialbahn. Die Materialbahn liegt dann auf dem Band
auf, d.h. man kann die Spannrolle zusätzlich als Umlenkwalze für die Materialbahn
verwenden.
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Vorzugsweise ist der Verlagerungsantrieb mit
einer Steuereinrichtung verbunden, die den Verlagerungsantrieb in
Abhängigkeit
vom Durchmesser einer Rolle betätigt,
die auf der Walze aufliegt. Man berücksichtigt dabei die Tatsache,
daß das
Eigengewicht der Rolle mit zunehmendem Durchmesser ansteigt und
man Maßnahmen
treffen muß,
um den Einfluß dieses
ansteigenden Rollengewichts auf die Wickelhärte klein zu halten. Man kann
nun auf einfache Weise durch eine entsprechende Ansteuerung des Verlagerungsantriebs
dafür sorgen,
daß die
Spannrolle bei zunehmendem Durchmesser der Rolle wieder näher an den
Tragkörper
bewegt wird. Damit wird die Flächenausdehnung
verringert und die Dicke vergrößert. Das
Band wird weicher und die Druckspannungen im Auflagenip sinken.
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Die Erfindung betrifft auch eine
Wickelvorrichtung mit einer Walze der geschilderten Art.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
Walze mit aufliegender Rolle mit großem Durchmesser und
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2 die
Walze mit aufliegender Rolle mit kleinem Durchmesser.
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1 zeigt
eine Walze 1, die als Stütz- oder Tragwalze beim Aufwickeln
einer Materialbahn 2 zu einer Wickelrolle 3 verwendet
wird. Die Wickelrolle 3 wird im folgenden auch kurz als "Rolle" bezeichnet.
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Die Rolle 3 liegt unter
der Wirkung ihres Eigengewichts auf der Walze 1 auf und
bildet einen Auflagenip 4. In dem Auflagenip 4 wirkt
dabei eine vom Gewicht der Rolle 3 abhängige Streckenlast. Diese Streckenlast
führt wiederum
zu Druckspannungen, die abhängig
sind von der Erstreckung des Auflagenips 4 in Umfangsrichtung.
Die Druckspannungen sind kleiner, wenn diese Erstreckung in Umfangsrichtung
der Rolle 3 größer ist.
Hierzu ist es erforderlich, daß die
Walze 1 eine relativ weiche Oberfläche aufweist. Wenn man hingegen
höhere
Druckspannungen wünscht,
dann müßte die
Oberfläche der
Walze 1 härter
sein, so daß die
Länge des
Auflagenips 4 in Umfangsrichtung verkleinert wird.
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Um dies zu realisieren, weist die
Walze 1 einen Tragkörper 5 auf,
beispielsweise einen zylinderförmigen
Walzenkörper,
der drehbar gelagert ist. Der Tragkörper 5 ist zumindest
teilweise umschlungen von einem Band 6 aus einem gummielastischen
Material, beispielsweise einem "Jagflex"-Riemen oder -Tuch.
Bei diesem Material handelt es sich um ein gummielastisches Material,
das weitgehend volumenkonstant ist. Das Band 6 ist darüber hinaus
um eine Spannrolle 7 geführt, die einen Verlagerungsantrieb 8 aufweist.
Wie aus einem Vergleich der 1 und 2 hervorgeht, ist der Verlagerungsantrieb 8 in
der Lage, den Abstand zwischen dem Tragkörper 5 und der Spannrolle 7 zu
vergrößern oder
zu verkleinern. Damit wird die Längenausdehnung
des Bandes 6 geändert.
Wenn die Länge
größer wird,
nimmt die Dicke des Bandes 6 ab. Das Band wird härter. Wenn
umgekehrt die Länge
des Bandes 6 abnimmt, wird das Band 6 weicher.
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Die Spannrolle 7 ist relativ
zu einer Ebene, die durch die Rotationsachsen der Rolle 3 und
des Tragkörpers 5 verläuft, seitlich
versetzt. Dadurch erhält
das Band ein dem Auflagenip zulaufendes Trum 9 und ein
ablaufendes Trum 10, wobei das zulaufende Trum 9,
auf dem auch die Materialbahn 2 bis zum Auflagenip 4 aufliegt,
länger
ist als das ablaufende Trum 10. Das Band liegt also im
gespannten Zustand länger
vor als hinter dem Auflagenip 4 auf dem Umfang des Tragkörpers 5 auf.
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Eine Durchmessermeßeinrichtung 11 ist
mit dem Verlagerungsantrieb 8 gekoppelt. Die Durchmessermeßeinrichtung 11 ermittelt
fortlaufend den Durchmesser der Rolle 3. Mit zunehmendem
Durchmesser nimmt das Eigengewicht der Rolle 3 zu, so daß die Streckenlast
im Auflagenip 4 steigt. Um eine entsprechende Zunahme der
Druckspannung zu kompensieren, wird die Spannrolle 7 stärker an
den Tragkörper 5 angenähert, so
daß das
Band 6 im Auflagenip 4 weicher wird.
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Wenn hingegen eine hohe Druckspannung gewünscht ist,
wie beispielsweise zu Beginn eines Wickelvorgangs, dann wird, wie
in 2 dargestellt, die
Spannrolle 7 vom Tragkörper 5 weg
bewegt. Die Länge
des Bandes 6 wird vergrößert. Damit
steigt seine Härte.