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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier-, beispielsweise Tissuebahn, wobei die Bahn über eine Tragtrommel geführt und in weiterer Folge auf einer Wickeleinrichtung aufgewickelt und die Anpresskraft im Nip zwi- schen Tambour und Tragtrommel verlustfrei gemessen wird.
Derartige Vorrichtungen sind bei der Herstellung von Papierbahnen seit langem bekannt.
Nachteilig bei den bekannten Vorrichtungen ist, dass entweder der Anpressdruck des Tambours an die Tragwalze derart ist, dass der Tambour durch die durch Reibung erzeugte Kraft angetrieben wird, wie dies z. B. die US 5,611,500 A (Smith) oder die US 5,845,868 A (Klerelid et al.) zeigen.
Wird ein separater Antrieb des Tambours vorgesehen, wie z. B. bei der DE 197 48 995 A1 (Voith), kann die Anpresskraft nicht exakt eingestellt werden, da zu viele Stellen vorliegen, an denen nicht kalkulierbare Verluste z. B. durch Reibung entstehen. Der vorgegebene Druck, der in den Anpress- druckzylindern eingestellt wird, definiert daher nicht die tatsächliche Anpresskraft zwischen Trag- trommel und Tambour. Speziell bei Tissuepapier mit hohem Volumen ist eine geringe Anpresskraft erwünscht, um das hohe Volumen nicht durch den Anpressdruck wieder zu zerstören. Bei den bisherigen konventionellen Einrichtungen ist die Anpresskraft jedoch nur ungenau einstellbar und die Verluste durch Reibung in den Mechanikteilen liegen bereits über dem erforderlichen Anpress- druck, so dass eine exakte Regelung nicht erfolgen kann.
Weiters beschreiben die US 5 967 449 (THOMAS) und US 6 129 305 (MÖLLER) Wickeleinrichtungen, bei denen eine Messung der An- presskraft im Nip an einer linear verfahrbaren Lagerung für eine Tragrolle erfolgt. Durch diese Anordnung besteht die Gefahr, dass bei einer ungleichmässigen Bewegung zwischen den beiden Seiten Verkantungen auftreten, die zu grossen Reibungsverlusten oder sprunghaften Änderungen des Anpressdruckes führen. Der Anpressdruck ist hier somit weder genau zu messen bzw. genau einstellbar.
Die WO 97/22543 (NOBEL) beschreibt eine Wickeleinrichtung, bei der sowohl im Primär-, als auch im Sekundärarm Messzellen vorgesehen sind, um die Anpresskraft im Nip zu bestimmen.
Auch hier besteht bei den Messdosen 15 im Sekundärarm die Gefahr einer Verkantung bzw. einer ungleichmässigen Anstellung der beiden seitlichen Hydraulikzylinder, so dass es zu ungenauen Messungen und damit zu einer ungenauen Regelung der Anpresskraft kommt.
Ziel der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung vorzuschlagen, bei der auch bei kleinen An- pressdrücken eine gute Regelbarkeit während des Aufwickelvorgangs gegeben ist.
Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Tragtrommel auf vertikalen Schwing- hebeln gelagert und zwischen Schwinghebeln und einem feststehenden Gegenstück eine Kraft- messeinrichtung angeordnet ist. Damit können die Reibungseinflüsse und auch die Beeinflussung der Messergebnisse durch die Unwucht des Papierwickels ausgeschaltet werden.
Wenn die Schwinghebel mit Spannelementen, die diese gegen die Kraftmesseinrichtung drü- cken, versehen sind, kann ein andauernder Kontakt von Schwinghebel und Kraftmesseinrichtung gewährleistet werden. Damit wird auch ein dauerndes Signal für eine Regelung gewährleistet.
Die Spannelemente können dabei mechanisch, beispielsweise als Federn oder hydraulisch oder pneumatisch, beispielsweise als Zylinder, vorgesehen sein.
Wird die Kraftmesseinrichtung fix in horizontaler Richtung in der horizontalen Ebene der Achse der Tragtrommel angeordnet, so wird gewährleistet, dass auch jegliche Gewichtseinflüsse, die sonst immer getrennt berücksichtigt werden müssten, ausgeschaltet werden.
Mit all diesen Massnahmen lässt sich eine exakte Messung und ein Konstanthalten des An- pressdruckes im Nip praktisch zu jedem Zeitpunkt des Aufwickelvorgangs gewährleisten.
Durch die Anordnung der Kraftmesseinrichtung bei der fixen Tragtrommel bleibt auch bei ei- nem Rollenwechsel (Tambourwechsel) immer eine exakte Messung gewährleistet, die bei anderen bekannten Systemen durch den Zeitdruck beim Wechsel oft durch ungenauen Einsatz und daraus resultierenden zusätzlichen, nicht berechenbaren Reibungseinflüssen nicht sichergestellt ist.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei Fig. 1 eine Anlage, bei der die Erfindung eingesetzt werden kann, Fig. 2 einen Schnitt durch Fig. 1 gemäss Linie 11-11 und Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 1 mit erfindungsgemässer Anordnung darstellt.
Anhand von Fig. 1 wird nun die Wirkungsweise der Vorrichtung beschrieben. Die Wickelwelle (Tambour) 1 wird über eine Absenkvorrichtung 2 in den Primärarm 3 eingelegt und hydraulisch senkrecht über der Tragtrommel 4 festgeklemmt. Auf der Führerseite FS ist ein Getriebemotor 6, der auf einer Platte in Achsrichtung verschiebbar angeordnet ist, montiert. Dieser wird mit der
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Wickelwelle 1 gekuppelt, um diese auf Maschinengeschwindigkeit zu bringen.
Der Primärarm 3 wird nun mittels einer Schwenkeinrichtung 7 solange um die Achse der Trag- trommel 4 gedreht, bis die Wickelwelle 1 auf dieser aufsetzt. Dabei übernimmt die Wickelwelle 1 mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung die Papierbahn P in voller Breite und beginnt sie aufzuwi- ckeln und vergrössert dabei ihren Durchmesser. Die erforderliche Anpresskraft zwischen Wickelwel- le 1 und Tragtrommel 4 wird über Hydraulikzylinder 8, die mit einer Kraftmesseinrichtung ausgerüs- tet sind, aufgebracht und geregelt. Dabei wird auch die Kompensation des Gewichtes der Wickel- welle 1 berücksichtigt. Der Primärarm 3 wird nun weiter um die Achse der Tragtrommel 4 ge- schwenkt bis die Wickelwelle 1 in eine horizontale Lage kommt. Dabei nimmt die Dicke der Papier- rolle kontinuierlich bis maximal 350 mm zu.
Der äussere Teil des Primärarms 3 bewegt sich dabei teleskopartig nach aussen. Er ist auf Rollenlager 9 geführt, um die Reibungseinflüsse auf die Nipkraft möglichst gering zu halten. Der Papierwickel wird auf eine horizontal verschiebbare Halte- vorrichtung 11aufgesetzt und festgeklemmt.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt gemäss Linie 11-11 in Fig. 1. Die Haltevorrichtung 11besteht aus einem Aufnahmeteil 12 mit zwei hydraulisch betätigten Klemmhebeln 13,14 und ist auf dem Verschiebe- teil 17 montiert. Die gesamte Einheit wird auch Sekundärarm 10 genannt. Auf der Triebseite TS ist nun ein in Achsrichtung verschiebbarer Getriebemotor 18 mit der Haltevorrichtung 11 verbunden.
Sobald der Papierwickel in horizontaler Lage ist, wird dieser Antrieb 18 auf der Triebseite TS an die Wickelwelle 1 angekuppelt und der Antrieb 6 im Primärarm 3 ausgekuppelt. Während des weiteren Wickelvorganges wird über den Sekundärarm 10 die horizontale Nipkraft (Anpresskraft zwischen Tambour 1 und Tragrolle 4) über je 1 Hydraulikzylinder 19 auf Führerseite FS und Triebseite TS erzeugt und über die Kraftmesseinrichtungen geregelt.
Während des weiteren Wickelvorganges im Sekundärarm 10 wird im Primärarm 3 die nächste Wickelwelle 1 vorbereitet. Sobald der Papierwickel die gewünschte Grösse erreicht hat, wird er von der Tragtrommel 4 weggezogen, die neue Wickelwelle 1 im Primärarm 3 in die Anwickelposition auf die Tragtrommel 4 gesetzt und die volle Papierbahn P übemommen. Nach dem Ausstossen der fertigen Papierrolle aus dem Sekundärarm 10 bewegt sich dieser wieder zur Tragtrommel 4 und übernimmt dann die neue Wickelwelle 1 aus dem Primärarm 3.
Die Kraftmesseinrichtungen 24 sind derart gestaltet, dass sie nur die tatsächlich aufgebrachten Horizontalkräfte im Nip zwischen Tambour 1 und Tragtrommel 4 erfassen. Die erfassten Mess- wertsignale steuern die Bewegung der beiden Hydraulikzylinder 19, sodass dafür gesorgt ist, dass ein absoluter Parallellauf der Sekundärarme 10 auf Führerseite FS und Triebseite TS sowie ein vorgewählter Nipkraftverlauf (konstant oder veränderlich) über den gesamten Wickelvorgang gesichert ist. Der Verschiebeteil 17 des Sekundärarms 10 ist auf horizontal laufenden Tragrollen 21 gelagert, die in Führungsprofilen 20 laufen, um auch hier die Reibungseinflüsse gering zu halten.
Fig. 3 zeigt nun die Lagerung und Kraftmessung im Detail. Die Tragtrommel 4 ist in vertikalen Schwinghebeln 22 gelagert, die um Bolzen 23 drehbar angeordnet sind. Die Kraftmesseinrichtun- gen 24 sind in der horizontalen Achse der Tragtrommel 4 zwischen den Schwinghebeln 22 und einem feststehenden Gegenstück 25 eingespannt, wobei die Schwinghebel 22 mit Spannelemen- ten 26 versehen sind, die entweder mechanisch (z. B. Feder) oder hydraulisch bzw. pneumatisch (Zylinder) betätigt werden und immer gegen die Kraftmesseinrichtung drücken. Nach dem Verspannen der Schwinghebel 22 werden die Kraftmesseinrichtungen 24 auf Nipkraft 0 geeicht.
Danach wird über die Hydraulikzylinder (oder Pneumatikzylinder) 19 der Sekundärarme 10 eine vorgewählte Nipkraft über den Papierwickel auf die Tragtrommel 4 übertragen. Diese Kraft wird dann von den Kraftmesseinrichtungen 24 gemessen und das Messergebnis zur Regelung der Hydraulikzylinder 19 herangezogen.
Durch diese Anordnung wird eine Verfälschung der Messergebnisse durch Reibungseinflüsse, wie sie z. B. durch Zylinderdichtungen oder die Seitenreibung durch Abrollen der Lagergehäuse auf Schienen auftreten, vermieden werden. Weiters tritt auch keinerlei Beeinflussung der Messergeb- nisse durch die Unwucht des Papierwickels auf, wie es für eine Lagerung des Tambours direkt auf Messeinrichtungen unvermeidbar ist.
Die Messung und Regelung der Nipkraft kann somit auch bei kleinsten Anpressdrücken sehr gut und sicher durchgeführt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt. Neben Hydraulikzylindern können z. B. auch Pneumatikzylinder eingesetzt werden.
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The invention relates to a device for the continuous winding of a fibrous web, in particular paper, for example tissue web, the web being guided over a carrying drum and subsequently wound on a winding device and the contact pressure in the nip between the drum and carrying drum being measured without loss.
Such devices have long been known in the manufacture of paper webs.
A disadvantage of the known devices is that either the contact pressure of the spool on the support roller is such that the spool is driven by the force generated by friction, as z. B. US 5,611,500 A (Smith) or US 5,845,868 A (Klerelid et al.).
If a separate drive of the drum is provided, such as. B. in DE 197 48 995 A1 (Voith), the contact pressure can not be set exactly, because there are too many places where incalculable losses such. B. arise from friction. The specified pressure, which is set in the pressure cylinders, does not therefore define the actual pressure force between the drum and the reel. Especially with high-volume tissue paper, a low contact pressure is desirable so that the high volume is not destroyed again by the contact pressure. In the previous conventional devices, however, the contact pressure can only be set inaccurately and the losses due to friction in the mechanical parts are already above the required contact pressure, so that exact regulation cannot be carried out.
Furthermore, US Pat. No. 5,967,449 (THOMAS) and US Pat. No. 6,129,305 (MÖLLER) describe winding devices in which the contact pressure in the nip is measured on a linearly movable bearing for a support roller. With this arrangement, there is a risk that, in the event of an uneven movement between the two sides, canting will occur, which leads to large friction losses or sudden changes in the contact pressure. The contact pressure can therefore neither be measured precisely nor set precisely.
WO 97/22543 (NOBEL) describes a winding device in which measuring cells are provided both in the primary and in the secondary arm in order to determine the contact pressure in the nip.
Here, too, there is a risk of canting or an uneven adjustment of the two hydraulic cylinders on the side in the load cells 15 in the secondary arm, so that inaccurate measurements and thus inaccurate regulation of the contact pressure occur.
The aim of the invention is therefore to propose a device in which there is good controllability during the winding process even at small contact pressures.
The invention is therefore characterized in that the carrying drum is mounted on vertical rocking levers and a force measuring device is arranged between rocking levers and a fixed counterpart. This means that the effects of friction and the influence of the measurement results due to the imbalance of the paper roll can be eliminated.
If the rocker arms are provided with tensioning elements which press them against the force measuring device, permanent contact between the rocker arms and the force measuring device can be guaranteed. This also ensures a permanent signal for regulation.
The tensioning elements can be provided mechanically, for example as springs, or hydraulically or pneumatically, for example as cylinders.
If the force measuring device is permanently arranged in the horizontal direction in the horizontal plane of the axis of the carrier drum, it is ensured that any weight influences that would otherwise have to be taken into account separately are also eliminated.
With all of these measures, an exact measurement and a constant contact pressure in the nip can be guaranteed practically at all times during the winding process.
The arrangement of the force measuring device on the fixed carrying drum always ensures an exact measurement even when changing the reel (reel spool), which is not ensured in other known systems due to the time pressure during the change due to inaccurate use and the resulting additional, unpredictable frictional influences ,
The invention will now be described by way of example with reference to the drawings, in which FIG. 1 shows a system in which the invention can be used, FIG. 2 shows a section through FIG. 1 along line 11-11, and FIG. 3 shows a detail from FIG. 1 represents arrangement according to the invention.
The mode of operation of the device will now be described with reference to FIG. 1. The winding shaft (drum) 1 is inserted into the primary arm 3 via a lowering device 2 and clamped hydraulically vertically above the carrying drum 4. On the driver's side FS, a geared motor 6, which is arranged on a plate that can be moved in the axial direction, is mounted. This is with the
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Winding shaft 1 coupled to bring it up to machine speed.
The primary arm 3 is now rotated about the axis of the support drum 4 by means of a swivel device 7 until the winding shaft 1 touches it. With the help of a suitable device, the winding shaft 1 takes over the full width of the paper web P and starts winding it up, thereby increasing its diameter. The required contact force between winding shaft 1 and carrier drum 4 is applied and regulated via hydraulic cylinders 8, which are equipped with a force measuring device. The compensation of the weight of the winding shaft 1 is also taken into account. The primary arm 3 is now pivoted further about the axis of the carrying drum 4 until the winding shaft 1 comes into a horizontal position. The thickness of the paper roll increases continuously up to a maximum of 350 mm.
The outer part of the primary arm 3 moves telescopically outwards. It is guided on roller bearings 9 in order to keep the frictional influences on the nip force as low as possible. The paper roll is placed on a horizontally displaceable holding device 11 and clamped.
Fig. 2 shows a section along line 11-11 in Fig. 1. The holding device 11 consists of a receiving part 12 with two hydraulically operated clamping levers 13, 14 and is mounted on the sliding part 17. The entire unit is also called the secondary arm 10. On the drive side TS, a gear motor 18 which is displaceable in the axial direction is now connected to the holding device 11.
As soon as the paper roll is in a horizontal position, this drive 18 is coupled to the winding shaft 1 on the drive side TS and the drive 6 in the primary arm 3 is disengaged. During the further winding process, the horizontal nip force (contact pressure between drum 1 and support roller 4) is generated via 1 hydraulic cylinder 19 each on the driver's side FS and drive side TS via the secondary arm 10 and regulated via the force measuring devices.
During the further winding process in the secondary arm 10, the next winding shaft 1 is prepared in the primary arm 3. As soon as the paper roll has reached the desired size, it is pulled away from the carrying drum 4, the new winding shaft 1 in the primary arm 3 is placed in the winding position on the carrying drum 4 and the full paper web P is taken over. After the finished paper roll has been ejected from the secondary arm 10, the latter moves again to the carrying drum 4 and then takes over the new winding shaft 1 from the primary arm 3.
The force measuring devices 24 are designed such that they only detect the horizontal forces actually applied in the nip between the drum 1 and the carrying drum 4. The recorded measured value signals control the movement of the two hydraulic cylinders 19, so that it is ensured that an absolute parallel operation of the secondary arms 10 on the driver's side FS and drive side TS as well as a preselected nip force curve (constant or variable) is ensured over the entire winding process. The sliding part 17 of the secondary arm 10 is mounted on horizontally running support rollers 21 which run in guide profiles 20 in order to keep the frictional influences low here too.
Fig. 3 shows the bearing and force measurement in detail. The support drum 4 is mounted in vertical rocker arms 22 which are rotatably arranged about bolts 23. The force measuring devices 24 are clamped in the horizontal axis of the carrying drum 4 between the rocker arms 22 and a fixed counterpart 25, the rocker arms 22 being provided with clamping elements 26, which are either mechanical (eg spring) or hydraulic or pneumatically (cylinder) and always press against the force measuring device. After the rocking levers 22 have been braced, the force measuring devices 24 are calibrated to nip force 0.
A preselected nip force is then transmitted to the carrying drum 4 via the paper roll via the hydraulic cylinders (or pneumatic cylinders) 19 of the secondary arms 10. This force is then measured by the force measuring devices 24 and the measurement result is used to regulate the hydraulic cylinders 19.
With this arrangement, falsification of the measurement results due to frictional influences, such as z. B. occur through cylinder seals or the side friction caused by rolling of the bearing housing on rails. Furthermore, the measurement results are not influenced by the imbalance of the paper roll, as is unavoidable for storing the reel directly on measuring devices.
The measurement and control of the nip force can thus be carried out very well and safely even with the smallest contact pressures.
The invention is not restricted to the examples shown. In addition to hydraulic cylinders, e.g. B. pneumatic cylinders can also be used.