AT394704B - Vorrichtung zum wickeln von rollen - Google Patents

Description

AT 394 704 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Wickeln von Rollen durch streifenweises Aufteilen einer Bahn in ihrer Längsrichtung und Wickeln der Bahnstreifen in der gleichen Drehrichtung zu mehreren Rollen, die sowohl am Umfang durch Stützwalzen als auch zentral durch einen Stützarm abgestützt sind, wobei jeder Bahnstreifen von zumindest einer Walze geführt ist, wobei infolge der Vergrößerung des Rollendurchmessers während des Wickelvorganges das Verhältnis von Umfangsabstützkraft und zentraler Abstützkraft einer Rolle allein als Ergebnis der geometrischen Konstruktionsmerkmale der Vorrichtung und ohne Verwendung einer äußeren Kraftübertragung zur Beeinflussung der Abstützkraft eine wesentliche Veränderung erfährt, und wobei die zentrale Abstützkraft der Rolle als Ergebnis dieser Veränderung während der Endphase des Wickelvorganges einer Rolle wesentlich größer ist als die Umfangsabstützkraft.

Eine Aufteil- oder Aufschlitzwickelvorrichtung ist eine Wickelvorrichtung, in der eine Papierbahn in ihrer Längsrichtung aufgeteilt und gleichzeitig zu mehreren Rollen gewickelt wird. Ein sehr wichtiger Faktor in einer Wickelvorrichtung ist die Steuerung der Rollenbildung. Die Bildung einer großen Papierrolle ist ein technisch schwieriger Vorgang. Eine nicht richtige Spannungsverteilung in der Rolle kann deren völlige Untauglichkeit zur Folge haben. Es sind mehrere Erscheinungen bekannt, die eine Rolle entweder untauglich machen oder ihren Wert wesentlich herabsetzen. Die Steuerung des Wickelvorganges ist schwieriger, je größer die Rollen gemacht werden. Rollenkäufer verlangen jedoch so große Rollen wie möglich. In einer Druckmaschine verursacht z. B. jeder Rollenwechsel beträchtliche Produktionsstörungen und vermindert die Effizienz des Druckvorganges. Aus diesem Grund ist man bestrebt, so große Rollen wie möglich zu wickeln, selbst auf Kosten eines größeren Risikos eines Rollenausfalls. Wenn z. B. der Durchmesser einer Rolle von 1 m auf 1,25 m vergrößert werden kann, so hat die Rolle über 50 % mehr Bahnlänge. Es ist somit äußerst wichtig, den Wickelvorgang so gut zu steuern, daß eine Maximierung der Rollengröße möglich ist.

Die Rollenbildung wird gewöhnlich durch Einstellen der Kraft, die von der Umfangsabstützung der Rolle herrührt, beeinflußt, d. h. durch Einstellen der Kontaktkraft oder des Spaltdruckes zwischen der Rolle und ihrer Stützwalze. Eine Wickelvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der diese Einstellung normalerweise selbsttätig als Folge der geometrischen Proportionen der Konstruktion der Wickelvorrichtung erfolgt, so daß keine äußere Kraft zur Beeinflussung der Rollenabstützkraft benötigt wird, ist beispielsweise aus der GB-PS 269 854 bekannt.

Bei dieser und weiteren bekannten Aufteilwickelvorrichtungen erhalten alle Rollen eine Umfangsabstützung von derselben Stützwalze. Die notwendigen Rollentrag- und Rollenhandhabungseinrichtungen machen es unmöglich, aus benachbarten Bahnstreifen benachbarte Rollen zu bilden, vielmehr wird jede zweite Rolle auf der gegenüberliegenden Seite der Stützwalze gewickelt Die zu jeder der zwei Rollengruppen geführten Bahnstreifen folgen unterschiedlichen Wegen, wodurch der Wickelvorgang in den zwei Rollengruppen leicht unterschiedlich verläuft Es wurden Versuche unternommen, diese unerwünschte Unterschiedlichkeit durch Verwendung von zwei Seite an Seite angeordneten Stützwalzen zu beseitigen, denen die Bahnstreifen von einer gemeinsamen Messerwalze zugeführt werden, beispielsweise wie es in der US-PS 2 460 694 gezeigt ist Es ist dadurch aber ebenfalls nicht möglich geworden, den Wickelvorgang für alle Rollen im wesentlichen gleich zu gestalten, weil die Bahnstreifen bereits auf der Messerwalze unterschiedliche Wege zurücklegen.

Ferner ist in jedem Fall eine gleiche Wickelrichtung der Rollengruppen im Hinblick auf die weitere Rollenhandhabung von Bedeutung, weil die Wickelrichtung in Rechnung gestellt werden muß, wenn die Rollen verpackt werden. Wenn eine Wickelvorrichtung in unterschiedliche Richtungen gewickelte Rollen erzeugt, müssen entweder zwei getrennte Verpackungslinien vorgesehen oder die Rollen der einen Gruppe um 180° gedreht werden, bevor sie zur Verpackung gegeben werden.

Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, eine Vorrichtung der einleitend angegebenen Art mit selbsttätiger, auf Schwerkraft und geometrischen Prinzipien beruhenden Wickelkrafteinstellung so weiterzubilden, daß sie bei gleicher Wickelrichtung für alle Rollen gleiche Wickelbedingungen schafft, insbesondere hinsichtlich Abstütz-kräften und Bahnspannungskräften.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der erste Bahnstreifen mit den ihn führenden Walzen über einen ersten Umschlingungswinkel in Berührung steht, der sich aus der Summe des Umschlingungswinkels der ersten Walze und des Umschlingungswinkels der zweiten Walze zusammensetzt, und der zweite Bahnstreifen der Bahn mit der ihn führenden Walze über einen zweiten Umschlingungswinkel in Berührung steht, wobei der erste Umschlingungswinkel im wesentlichen gleich dem zweiten Umschlingungswinkel ist. Auf diese Weise werden für alle gewickelten Rollen gleiche Wickelbedingungen bei gleicher Wickelrichtung geschaffen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine solche Konstruktionsgeometrie benutzt, daß während der Endphase des Wickelvorganges die zentrale Abstützkraft der Rolle zumindest 150 % ihrer Umftmgs-abstützkraft beträgt Dieses Ergebnis ist erreichbar, wenn die Mittellinie der Stützwalze einer Rolle und die Abstützung und der Schwerpunkt der verschwenkbaren Stützarme, welche die zentrale Abstützung der Rolle besorgen, auf derselben horizontalen Ebene liegen, und wenn der Abstand zwischen dem Schwenkpunkt und der Mittellinie der Stützwalze 70 % des Durchmessers der fertigen Rolle, der Stützwalzendurchmesser 60 % und die Länge des verschwenkbaren Stützarmes 70 % dieses Rollendurchmessers beträgt.

Die einfachste Weise, die Erfindung zu realisieren, besteht darin, zwei in derselben Richtung drehende Stützwalzen und eine Hilfswalze vorzusehen, über welche der der einen Stützwalze zugeführte Bahnstreifen geführt wird, bevor er die Stützwalze erreicht. Somit gelangt auf einer Seite der Wickelvorrichtung die Bahn unmittelbar -2-

AT 394 704 B zu einer Stützwalze, während auf der gegenüberliegenden Seite der Wickelvonichtung die Bahn zuerst über eine Hilfswalze und dann zu einer Stützwalze geführt wird. Der Umschlingungswinkel zwischen der Bahn und der Stützwalze auf der einen Seite der Wickelvorrichtung und die Summe der Umschlingungswinkel zwischen der Bahn und der Hilfswalze plus ihrer zugehörigen Stützwalze auf der anderen Seite der Wickelvorrichtung sind erfin-dungsgemäß im wesentlichen gleich.

Es ist vorteilhaft, bei Anwendung der Erfindung alle schweren Teile der Vorrichtung in Bodenhöhe zu lagern. Es können also beispielsweise die Rollenstützarme, die Stützwalzen und die Hilfswalze auf demselben Höhenniveau gelagert werden. Empirisch wurde herausgefunden, daß der optimale Stützwalzendurchmesser bei etwa 750..800 mm liegt, wenn Druckpapier aufgewickelt wird. Die Hilfswalze kann kleiner als die Stützwalzen sein, um ihre Herstellungskosten gering zu halten, sie sollte jedoch nicht zu klein gemacht werden, damit ihre Drehgeschwindigkeit nicht zu hoch wird. Die Drehgeschwindigkeit jeder der Walzen sollte 75 % ihrer Eigenfrequenz nicht übersteigen.

Es ist empfehlenswert, daß die Bahn von oben in die Wickelvorrichtung eingeführt wird, weil dann die Bahnbeobachtung während des Wickelvorganges und der Bahnlauf zu Beginn des Wickelvorganges wesentlich leichter erfolgen können als bei von unten kommender Bahn.

Die Erfindung ist in erster Linie für das Wickeln gefüllter oder beschichteter Druckpapiere bestimmt Die Dichte eines solchen Papiers liegt bei etwa 1...1,25 kg/dnA Beim Wickeln solcher Papiere wird ein sehr gutes Wickelergebnis bis zu einem Rollendurchmesser von 1,25 m erhalten. Wird eine Papierbahn mit höherer Dichte gewickelt so sollte die Geometrie der Wickelvorrichtung derart geändert werden, daß ein höherer Anteil des Rol-lengewichtes von der zentralen Abstützung der Rolle aufgenommen wird. Wird eine Papierbahn mit geringerer Dichte gewickelt, so sollte die Vorrichtungsgeometrie so geändert werden, daß sich der Anteil der Umfangsab-stützung vergrößert. In der Praxis ist eine Veränderung der Geometrie der Wickelvorrichtung schwierig durchführbar, weswegen es praktikabler ist eine äußere Hilfskraft anzuwenden, um eine veränderte Lastverteilung zu erhalten.

Das Verhältnis der zentralen Abstützkraft und der Umfangsabstützkraft kann z. B. durch Arbeitszylinder beeinflußt werden, die auf die Rollenstützarme einwirken, welche die zentrale Abstützung bewirken. Dies kann bewerkstelligt werden, indem man die äußere Kraft entweder gegen oder in Richtung der Schwerkraft der Rolle einwirken läßt. Der Wickelvorgang kann auch beeinflußt werden, indem ein Drehmoment auf die Rollenmitte aufgebracht wird. Weiterhin kann eine Reiterwalze oder eine Reiterwalzenkombination eingesetzt werden, um den Mittelabschnitt von axial langgestreckten Rollen zu belasten, wodurch eine schädliche Rollendurchbiegung vermieden wird, die insbesondere zu Beginn des Wickelvorganges auflritt. Die Einwirkung eines Drehmomentes sowie der Einsatz einer Reiterwalze sind an sich bekannt.

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform einer Wickelvorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 eine Abwandlung der rechten Wickelstation der Wickelvorrichtung von Fig. 1, und Fig. 3 schematisch die in einer Wickelvonichtung nach der Erfindung einwirkenden statischen Kräfte. ln der Zeichnung ist mit (1) eine in Rollen zu wickelnde Bahn bezeichnet. Die Bahn gelangt über mehrere Führungswalzen (2) zu einer Aufteileinrichtung (3), in der drehende Schlitzmesser die Bahn (1) in mehrere Streifen aufteilen, von denen zwei benachbarte Streifen (la und lb) in Fig. 1 gezeigt sind. Der Bahnstreifen (la) gelangt über eine Hilfswalze (4) zu einer rechtsseitig angeordneten Stützwalze (5a), während der Bahnstreifen (lb) direkt zu einer linksseitig angeordneten Stützwalze (lb) geführt ist. Die Stützwalzen (5a und 5b) drehen sich gemäß den Pfeilen (6) in derselben Richtung. Die gewickelten Rollen werden mit Umfangsab-stützung durch die Stützwalzen und zentraler Abstützung durch Stützarme (8), die eine mittige Welle der Rollen tragen, gebildet Jede Rolle wird von zwei Stützarmen (8) getragen, einem an jedem Ende der Rolle. Wenn die Rolle auf ihren vollen Durchmesser gewickelt worden ist, wird sie auf einem Boden (9) mit Hilfe von Arbeits-zylindem (10) abgesetzt, welche die Stützarme (8) weg von der Stützwalze der Rolle verschwenken. Die Stützarme (8) drehen um ihren Anlenkpunkt (11). Jeder der Stützarme (8) ist an einem Schlitten (12) befestigt, der in der Axialrichtung der Rollen bewegbar ist. Die Entfernung zwischen den zwei Stützarmen einer Rolle wird durch Bewegen der Schlitten entsprechend der gewünschten Axiallänge der Rolle eingestellt. Eine übliche Axiallänge einer Rolle ist etwa 1 m, wobei manchmal Rollen mit einer Axiallänge von nur 40 cm gewickelt werden und die maximale axiale Rollenlänge in der Praxis leicht über 260 cm liegt. Das Gewicht einer vollen Rolle dieser Länge ist etwa 41.

Die Stützwalzen (5a und 5b) sind identisch und sie sind zusammen mit der Hilfswalze (4) auf demselben Niveau wie die Stützarme (8) gelagert, d. h. auf der Höhe des Bodens (9) der Vorrichtung. Die Lagerung der Walzen ist nicht im einzelnen gezeigt, sondern lediglich durch Lager (13) angedeutet. Der Berührungs- oder Umschlingungswinkel zwischen dem Bahnstreifen (lb) und der Stützwalze (5b) ist mit (a) bezeichnet. Der Bahnstreifen (la) hat zwei Umschlingungswinkel, einen, (fc), mit der Hilfswalze (4) und einen anderen, (t), mit der Stützwalze (5a). Um gleiche Wickelergebnisse bei beiden Rollen (7) zu erhalten, sind die Umschlingungswinkel der Bahnstreifen so vorgesehen, daß a = b + £·

In Fig. 2 sind Hilfseinrichtungen gezeigt, mittels denen das Wickelergebnis in an sich bekannter Weise beeinflußt werden kann. Es ist bekannt, daß ein auf die mittige Welle einer Rolle aufgebrachtes Drehmoment eine -3-

Claims (5)

1. AT 394 704 B günstige Wirkung auf das Wickelergebnis hat. Das Ziel ist üblicherweise, ein konstantes Moment während des gesamten Wickelvorgangs aufrecht zu erhalten. Das aufgebrachte Moment ist gewöhnlich höher, je größer die Axiallänge der Rolle ist. Zur Übertragung des Moments auf die Rollenwelle ist an den Schlitten (12) eines der Stützarme ein Motor (14) befestigt, der über Transmissionsriemen (15) und Riemenräder (16 und 17) ein Drehmoment auf die mittige Welle der Rolle (7) überträgt. Die mittige Welle einer Rolle ist gewöhnlich ein Tubus aus kräftigem Karton mit metallischen Endeinsätzen; es kann aber auch eine durchgehende Stahlwelle<fee-nutzt werden. In der Anfangswickelphase ist die Rolle (7) klein und hat sie eine geringe Steifigkeit, insbesondere wenn sie eine beträchtliche axiale Länge besitzt Als Ergebnis der Belastung durch die auf sie einwirkenden Kräfte kann dann in der Rolle eine Durchbiegung auftreten. Diese Durchbiegung, die von der Stützwalze weggerichtet ist bildet ein allgemeines Problem beim Wickeln von an ihren Enden abgestützte Rollen. Die Rollendurchbiegung kann beseitigt werden, indem in der Mitte der Rolle zwischen ihren Enden eine Reiterwalze oder eine Reiterwalzenkombination (18) angesetzt wird, die auf die Rolle (7) eine Belastung in Richtung zur Stützwalze aufbringt Wenn eine ausreichende Rollensteifigkeit erreicht worden ist können die Reiterwalzenbelastung und die Reiterwalze weggenommen werden. In der gezeigten Ausführungsform bewegt sich die Reiterwalzenkombination (18) längs einer linearen Führung (19) und mittels eines Schwenkarms (20) kann der gesamte Führungsaufbau weg von der Rolle (7) geschwenkt werden. Fig. 3 zeigt die auf die Rolle (7) einwirkenden statischen Kräfte. Das Rollengewicht (P) ist in die zwei-Gewichtskomponenten (PI und P2) aufgeteilt, von denen (PI) der Umfangsabstützkraft der Rolle und (P2) der zentralen Abstützkraft der Rolle entspricht. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, hängt das Verhältnis der Kräfte (PI und P2) vom Neigungswinkel (d) des Rollenstützarms (8) ab. In der gezeigten Ausfuhrungsform ist die Kraft (P2) in der Endphase des Wickelvorgangs beträchtlich größer als die Kraft (PI). Die Kraft (P2) sollte dann vorzugsweise zumindest 150 % der Kraft (PI) betragen. Das beste Ergebnis wird erreicht, wenn der Anlenkpunkt (11) des Stützarms und das Drehlager (13) der Stützwalze (5) sich auf derselben Höhe (9a) befinden und der Durchmesser (E) der Stützwalze 60 % des Durchmessers (D) einer vollen Rolle, die Länge (L) des Stützarms (8) 70 % des Rollendurchmessers (D) und der Abstand (F) zwischen den Lagerpunkten (11 und 13) 70 % des Rollendurchmessers (D) beträgt. Gute Ergebnisse werden mit dieser Konstruktionsgeometrie erhalten, wenn Druckpapier der früher erwähnten Qualitätsstufe gewickelt wird. Das Ergebnis bleibt gut, selbst wenn das Verhältnis der Kräfte (P2 und PI) um etwa 10 % von dem Ergebnis abweicht, das bei Benutzung der oben genannten Dimensionierung erhalten wird; aber vorzugsweise sollte die Abweichung 5 % nicht überschreiten. Aus Fig. 3 kann leicht ersehen werden, daß, wenn sich der Stützarm (8) in einer Stellung entsprechend der Anfangsphase des Wickelvorgangs der Rolle (7) befindet, also der Rollendurchmesser noch sehr klein ist, in dieser Phase des Wickelvorgangs die Umfangsabstützkraft (PI) etwa zweimal so groß ist wie die zentrale Abstützkraft (P2). Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt, Abwandlungen sind innerhalb des Rahmens beigefügter Ansprüche möglich. PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zum Wickeln von Rollen durch streifenweises Aufteilen einer Bahn in ihrer Längsrichtung und Wickeln der Bahnstreifen in der gleichen Drehrichtung zu mehreren Rollen, die sowohl am Umfang durch Stützwalzen als auch zentral durch einen Stützarm abgestützt sind, wobei jeder Bahnstreifen von zumindest einer Walze geführt ist, wobei infolge der Vergrößerung des Rollendurchmessers während des Wickelvorganges das Verhältnis von Umfangsabstützkraft und zentraler Abstützkraft einer Rolle allein als Ergebnis der geometrischen Konstruktionsmerkmale der Vorrichtung und ohne Verwendung einer äußeren Kraftübertragung zur Beeinflussung der Abstützkraft eine wesentliche Veränderung erfährt, und wobei die zentrale Abstützkraft der Rolle als Ergebnis dieser Veiänderung während der Endphase des Wickelvorganges einer Rolle wesentlich größer ist als die Umfangsabstützkraft, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bahnstreifen (la) mit den ihn führenden Walzen (4, 5a) über einen ersten Umschlingungswinkel (b, c) in Berührung steht, der sich aus der Summe des Umschlingungswinkels (b) der ersten Walze (4) und des Umschlingungswinkels (c) der zweiten Walze (5a) zusammensetzt, und der zweite Bahnstreifen (lb) der Bahn (1) mit der ihn führenden Walze (5b) über einen zweiten Umschlingungswinkel (a) in Berührung steht, der im wesentlichen gleich dem ersten Umschlingungswinkel (b, c) ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Endphase des Wickelvorganges die zentrale Abstützkraft (P2) zumindest 150 % der Umfangsabstützkraft (PI) beträgt -4- AT 394 704 B
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei in derselben Richtung drehende Stützwalzen (5a, 5b) und eine Hilfswalze (4) aufweist, wobei der der einen Stützwalze (5a) zugeführte erste Bahnstreifen (la) zuerst über die Hilfswalze (4) geführt ist. 5
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswalze (4) zwischen der ersten und der zweiten Stützwalze (5a, 5b) im wesentlichen in derselben Horizontalebene wie die Stützwalzen und vorzugsweise auf dem Niveau des Bodens (9) der Vorrichtung angeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswalze (4) einen geringfügig kleineren Durchmesser als die Stützwalzen (5a, 5b) aufweist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen 15