CN102424289A - 用于卷起材料幅的方法和滚筒式裁切设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于卷起材料幅的方法和滚筒式裁切设备。根据本发明的滚筒式卷绕设备用于将材料幅尤其是纸幅或卡纸幅卷起到至少一个卷芯上，优选卷起到卷绕套筒上而成为卷筒，在卷绕时，至少一个辊贴靠在该卷筒上。为了改善卷绕结构以及尤其是稳定化卷起区域内的情况，滚筒式卷绕设备包括卷绕硬度生成装置，所述卷绕硬度生成装置不与至少一个卷筒接触。

Description

用于卷起材料幅的方法和滚筒式裁切设备

技术领域

本发明涉及一种滚筒式卷绕设备，所述滚筒式卷绕设备用于将材料幅尤其是纸幅或卡纸幅卷起到至少一个优选为卷绕套筒的卷芯上成为卷筒，在卷绕时至少一个辊贴靠在所述卷筒上。 

此外，本发明还涉及一种用于借助滚筒式卷绕设备，将材料幅尤其是纸幅或卡纸幅卷起到至少一个优选为卷绕套筒的卷芯上成为卷筒的方法，其中，所述滚筒式卷绕设备具有至少一个辊，所述辊在卷绕过程期间贴靠在至少一个卷筒上，并且借助该辊来影响在材料幅中存在的张力(Spannung)和/或伸展。 

在下文中结合对纸幅的处理阐释本发明。但本发明也可以相应地在其它可以相似地操作的幅中使用。在此，举例而不穷举地，涉及由卡纸、纸板、合成材料或金属薄膜构成的幅。 

背景技术

在造纸机中以相对较大的直至超过11m的宽度制造纸幅。这种制造近似无尽地进行。在此，用于所有处在造纸厂中的机器和装置的造纸机的货品运行方向限定了纵向和在水平面中与之垂直的横向。此外，为当前文本的简洁起见，在适当位置中将纵向称为MD(Main Direction)或X方向，横向称为CD(Cross Direction)或Y方向，以及将在由这两个方向展开的平面上垂直的高度方向称为Z方向。在造纸机的端部上，将产生的纸幅以全宽卷起到卷芯上。这个卷芯通常在持续的制造中循环替换。以此方式产生的、按材料幅宽度的卷筒通常称为母滚筒或全圆筒。为了便于后来的使用者例如印花车间操作，将卷绕在母滚筒上的纸幅裁切成多个平行延伸的分幅，这些分幅的宽度分别适用于 各个后来的使用者。这些宽度根据情况可能发生大幅变化，从而使得纸幅的切分通常根据能个性化限定的裁切模进行。然后将分幅卷起成卷筒，卷筒被称为分幅筒或成品筒，并且共同作为所谓的滚筒组(Rollenwurf)发付。裁切模能针对不同滚筒组而改变。纵向裁切以及卷起都有目的地在唯一的机器中进行，该机器通常称为滚筒式裁切设备。 

对所有上面介绍的为了产生母滚筒以及为了产生分幅筒或成品筒的卷起装置共同的是，为了形成卷筒而待卷起的幅与至少一个卷绕辊构成卷绕间隙，幅支撑在该卷绕辊上，或者幅贴靠或平放在该卷绕辊上，并且该卷绕辊与此相应地被称为支撑辊或承载辊。直接与形成的卷筒接触的卷绕辊也表现为直接作用的工具，可以借助于这些工具来影响卷绕物。在此，从顾客视角来确定对卷绕物的理解，而今天则通过大量客观和主观的参数来限定。简单地说，从成品筒开卷的纸幅应当能不受损地处理并且能够达到良好的印刷效果。 

为此，特别需要在印刷机的开卷装置中的无故障运行，无故障运行的前提在于：置于中心的卷筒结构、对称的套筒配合以及卷筒内有利的卷绕硬度变化。 

此外，各个卷筒应当不发生卷绕故障，尤其是不皱折、无占位(Platzstellen)、无凹凸不平(也公知为洗衣板式图案或绳索样的标记)、不形成斑、不会侧向移位以及在纸幅表面上无标记。 

为了达到这些目标，结合滚筒式卷绕设备的设计方案已公知多种装置和预防措施。

从在纸张方面对卷绕过程产生影响的基础参数出发，如从单位面积重量、密度、压缩性、摩擦系数、光滑度、水分份额以及CD轮廓和MD轮廓出发，在机器方面对本领域技术人员基本上提供卷绕原则的选 择、运行数据如幅拉力和速度以及不同的减振方法，用于影响卷筒形成。 

在此不利的是，所有迄今由现有技术所公知的措施都直接关系到与至少一个卷筒接触的装置，尤其是至少一个辊的设计、支承或使用，进而与由卷筒在卷绕过程中引入的参数，如滚筒直径、滚筒重量、滚筒宽度、其卷绕硬度变化、形成的卷绕故障和不圆度或离心率以及尤其是该不圆度或离心率的激发性能和固有振动性能存在直接的相互作用。 

发明内容

因此，本发明基于以下任务，即，以如下方式进一步改进用于将材料幅卷起到卷筒上的设备，即，使得卷绕结构得到改善且尤其是使在卷起区域内的情况稳定化。 

就方法而言，本发明的任务在于，在广泛的过程段上改善卷绕结构以及稳定化卷绕过程。 

就设备而言，本发明所要解决的任务由以下方式解决，即，滚筒式卷绕设备包括卷绕硬度生成装置，所述卷绕硬度生成装置不与至少一个卷筒发生接触。 

在此，“卷绕硬度”的概念理解为：在卷筒的各个层中卷裹入的幅张力。 

如前所述，本发明应当特别地联系对纸张的处理进行说明。纸张和纸板作为基于纸浆的纤维幅而属于生物聚合物基团，并且，因此在负荷下特征在于粘弹的性能，亦即具有部分弹性、部分粘性的性能。这种性能基于高分子在受到外部负荷期间和之后的延迟的相互的平衡调整。首先，伸展依赖于时间增加。在去负荷后，材料仅不完全地松 弛，所保留的能量依赖于时间以流动过程(阻滞)的形式耗散。在此，始终存在一定份额的塑性伸展。合成材料薄膜和复合材料薄膜在有限范围内具有带有相似趋向性的性能。但在这里，技术上可用的参数的比例通常非常不同。 

按照本发明，设置有至少一个卷绕硬度生成装置，该卷绕硬度生成装置不与至少一个待生成的卷筒接触，其中，卷绕硬度生成装置特征在于，由该装置生成的幅张力提高至少不是完全通过在卷裹成卷筒之前的松弛过程或阻滞过程消除的。 

在此特别有利的是，卷绕硬度生成装置具有至少为20％的效率，其中，效率理解为实际存留的卷绕硬度与已经获得的幅张力提高的比。存留的卷绕硬度提高份额在卷绕过程结束后测量，并且与卷筒的卷绕硬度作对比，所述卷筒在没有按本发明的卷绕硬度生成装置的影响下在相同的情况下卷绕。 

在此，甚至力求至少为30％的效率，尤其是至少为50％的效率，特别是至少为70％的效率。若效率低于几个百分点，亦即有可能明显低于今天常见的+/-10％的幅拉力波动，那么狭义上就不再被理解为是卷绕硬度生成装置。 

但可以作如下设置，即，即使是能实现的效率，在一定的框架内也是能被主动影响的。为此，例如卷绕硬度生成装置到形成的卷筒之间的距离是可变的。 

以按本发明的设备形成的卷绕结构相对来说并不复杂，也就是说，在最大程度上不能受在由至少一个辊和至少一个形成的卷筒构成的卷绕系统中的复杂反馈的影响以及可以改善卷绕结构。尤其是可以稳定化在卷起区域中，亦即尤其在所述卷绕系统中的比例，并且能够减少甚至避免卷绕故障。 

在此有利的是，借助卷绕硬度生成装置在材料幅中产生的(并且至少部分可存留在卷筒中的)张力和/或伸展能够根据张力和/或伸展量值来改变，优选能够调设，特别优选能够控制或调节。 

以此方式能够特别良好地实现的是，相应于各自的要求影响材料幅或待处理的材料幅区段(在MD或CD方向上看)。在这种情形下，可改变性也理解为是卷绕硬度生成装置的被动的反应能力。可调设性应当尤其注意关于待处理的材料幅的预校准，尤其是例如关于材料幅单位面积重量、材料幅可压缩性或材料幅断裂强度的预校准。特别有利的当然是一种能控制或甚至能调节的适配。 

特别有利的是，至少一个卷绕硬度生成装置直接布置在由至少一个辊和至少一个卷筒形成的第一夹压部之前。 

为此，按本发明的卷绕硬度生成装置可以在材料幅运行方向上看离开所提到的夹压部几厘米至几米。原则上同样可以考虑的是，在卷绕硬度生成装置和该夹压部之间安排有转向滚筒，此外该转向滚筒不受影响地布置在两者之间。然而，特别有利的是，在卷绕硬度生成装置和夹压部之间不设置任何不与卷绕硬度生成装置有直接有效联系的机构。通过这种设计方案可以实现特别高的效率。 

有利的是，卷绕硬度生成装置沿CD划分成段，或沿CD并排布置有多个卷绕硬度生成装置。 

在这种情况下，可以优选为能单个地或分组地控制和/或调节各个区段或并排布置的卷绕硬度生成装置。以此方式能够沿CD方向连续地或区段式地以不同的幅张力提高来加载分开的或未分开的材料幅。由此，在材料幅的宽度上看，可以单独影响卷绕结构。尤其可以有效地平衡横向轮廓波动，以及不均匀的机器影响，例如振动趋势或作用于 至少一个卷筒的辊的不均匀性，由此，能够改善卷绕结构并且特别良好地稳定化在卷起区域内的关系。 

可以优选的是，基于在材料幅进入到滚筒式卷绕设备之前测得的测量数据，亦即尤其在材料幅生成机器例如造纸机中测得的测量数据，能够控制和/或调节卷绕硬度生成装置。 

这就是说，卷绕硬度生成装置与前馈调节装置(feed-forward)有效连接，其中，该前馈调节器收到在材料幅生成期间测得的测量数据。这些测量数据能以离散的时间间隔内以及在所产生的材料幅的y方向上看随机地或有规律地分散测得。但优选是连续的、尤其是在幅宽上的所需参数的获取，特别是沿MD和CD的厚度横向轮廓、幅拉力波动的获取，可能是光滑度、摩擦系数、湿度特征曲线或已经覆装的改良层(Veredelung)的层厚尤其是涂料的层厚的获取。 

由此，卷绕硬度生成装置可以尤其借助所储存的可能能改变的调节方案而始终理想地对于材料幅面临的实际情况作出反应。由此，可以有针对性地避免或至少减少单个或多个专门的卷绕故障类型。

同样可优选的是，卷绕硬度生成装置可以基于在滚筒式卷绕设备中测得的测量数据，尤其是在至少一个待生成的卷筒和/或在至少一个辊上测得的测量数据被控制和/或调节。 

在这种情况下，卷绕硬度生成装置与后馈调节器(feed-back)有效连接，该后馈调节器将有关卷绕硬度生成装置的效果的信息返回到卷绕硬度生成装置处进而用作为调节参数。在这样的调节中有利的是，这种调节能和卷绕过程的效果一起获取或至少一起获取，并且所需的硬件廉价且可靠地提供。 

特别有利的是，滚筒式卷绕设备具有纵向裁切部。 

这样的纵向裁切部具有与可能的划分相匹配的多个呈盘形构造的裁切件，并且用于生成沿CD并排布置的分幅。那么，如开头已经提到的，具有这种纵向裁切部的滚筒式卷绕设备通常也称为滚筒式裁切设备。在滚筒式裁切设备的设计方案中，本领域技术人员在两种基本构造类型即承载辊滚筒和支撑辊滚筒之间加以区分。 

在一种标记为支撑辊滚筒类型的滚卷装置中，每个单独的待卷绕的滚筒都在特有的卷绕站中卷绕。滚筒在卷绕过程期间支撑在支撑辊上。根据结构类型的不同，使用一个至两个支撑辊和按具体情况附加的支撑滚筒。分幅筒或成品筒在其卷绕站中卷绕到卷绕套筒上，所述卷绕套筒分别由引入的一对张紧头或导引头保持。滚筒或者通过这些张紧头或导引头以中心卷绕部驱动，或者通过至少一个支撑辊以周边卷绕部驱动，或者被组合式地驱动。 

然而联系前述文本特别要注意的是承载辊滚筒类型，滚卷装置的特征就在于承载辊滚筒类型，在这种滚卷装置中，总的滚筒组在通常由两个接触辊构成的卷床上卷起到卷绕套筒上。滚筒组的卷绕套筒可以无轴地通过张紧头或导引头，或者在少数情况下，通过引入到卷绕套筒中的卷绕轴来保持。将滚筒共同作为完整的组(Wurf)来卷绕。通常这借助周边卷绕发生，为此，两个承载辊中的至少一个能被驱动。若使用卷绕轴，那么也会发生中心卷绕或者周边卷绕和中心卷绕的组合。 

按照当前文本，将以带子缠绕和/或能围绕形成的卷筒从承载位置运动到支撑位置的卷绕辊理解为承载辊或支撑辊。

在设计为滚筒式裁切设备的滚筒式卷绕设备中，可以特别有效地使用按本发明的卷绕硬度生成装置，因为这种设备通常是离线的，也就是说从材料幅生成机器(在此为造纸机)分开的，并因此作为非连 续工作的设备而面临附加的特殊的问题：卷绕硬度生成装置必须紧随造纸机的连续制造出的制造产出。因为根据规格降低的任务，相对频繁地引起了整备时间、加速时间和减速时间，这只能通过明显更高的制造速度来补偿。 

然而，对卷绕速度的这些高要求基于出现的振动而隐含附加的高潜在风险。 

也就是说，待生成的卷包几乎不会呈理想的圆形。例如基于待卷绕的纸幅的轻微轮廓波动，微小的卷绕错误在每一次完全包卷中叠加。同样在每一次绕转时可能会导致接触损失或至少不同的线性负荷。通过造纸技术上的相互关系，如幅的可压缩性或摩擦系数，形成了不均匀的滚筒。 

在大约对应滚筒的一半谐振转速的速度中，就已经出现了滚筒的强烈变形。这种变形也称为s2冲击(s2-Schlag)或2f冲击(2f-Schlag)，并且在持续不断的交替作用中同样直接影响滚筒式卷绕设备的与卷筒接触的组件，亦即尤其是影响作用到待生成的卷筒上的辊，并且对本领域技术人员公知为滚筒嗡嗡作响或滚筒摆动的现象负主要责任或至少负共同责任。在实践中，沿纵向划分的分幅的相应于区段的处理性具有特殊意义。以此方式可以个体化地单独处理并排形成的卷筒。通过个体化地影响卷筒的卷绕硬度建立的增长，使卷筒在质量上得到改善。可以通过借助按本发明的卷绕硬度生成装置在卷筒径向增长中的个体化的加载来控制并排处于一个共同的卷床中的卷筒。由此，尽管可能存在横向轮廓波动，但仍能实现或至少促进单个的并排布置的卷筒的均匀的增长。以此方式可以确保的是，所有单个的滚筒始终与作用在这些滚筒上的辊接触，并且优选一个共同的卷筒卷的所有卷筒都通过作用在卷筒上的辊而经受基本上相同的线性负荷。通过卷筒在卷绕过程期间同时随之而来的稳定化，可以最小化或甚至防止基于振动或卷筒运动的质量损失。由此，可以在高制造速度下生成高质量的卷 筒。此外，可使总过程稳定化，由此，保护了整个滚筒式卷绕设备。避免了制造故障，降低了维护成本。 

特别优选的是，卷绕硬度生成装置包括幅偏转装置，材料幅能借助该幅偏转装置以如下方式被伸展，即，使得材料幅伸展的至少一部分能存留在待生成的卷筒内。 

这种幅偏转装置可以有利地由插入到运行的材料幅平面内的辊组成。以此方式使材料幅从材料幅运行方向偏转。在维持所有环境参数的情况下，材料幅被迫必须以局部较高的速度绕过插入到其运行轨迹中的“障碍物”，亦即辊表面，该速度引起材料幅内基本取决于辊的插入深度的拉张力。同样可以考虑的是，辊与材料幅无关，例如能被中心地驱动和加载以差速。 

这样在材料幅中生成的拉张力产生伸展效果，所述伸展通过开头所阐释的相互联系在一定的持续时间后才能消失。然而根据本发明，材料幅在未结束的松弛和阻滞过程中，在张力消除时，受到在卷包形成时起作用的摩擦力的干扰，进而该张力存留在所形成的卷筒中。 

如上所述，特别有利的是，这样的幅偏转装置由多个沿CD并排布置的辊或辊部段构成。在此，辊或辊部段可以非常细长，以便实现尽可能个体化的材料幅处理。这些辊或辊部段优选具有在5cm和30cm之间的宽度。然而在实践中有利的是，宽度维持在50cm到80cm之间甚至到100cm之间。各个辊或辊区段具有能调设的支撑轴承，该支撑轴承能自身地或通过与这些辊或辊区段连接的连接元件经由调整设备运动。在此特别有利的是，设置有驱动器，借助该驱动器能够操纵多个调整设备。通过使用用于多个调整装置的中央驱动器，为卷绕硬度生成装置节省了空间和器械。 

此外，这减轻了维护负担，且降低了用于能量供应的费用。 

优选的是，驱动器可以通过联接件与调整设备接合或脱开。这样可以以简单的方式来单独驱控和操纵每个调整设备。在此有利的是，调整设备由主轴传动件构成。驱动器作用于在固定不动的主轴螺母中的主轴，或作用于与主轴连接的能转动地支承着的主轴螺母。由此，使主轴沿轴向运动，并且同样可以调整固着在该主轴上的一个或多个支撑轴承。 

有利地，一种包括绕转带的驱动器适合作为驱动器。这样的带或驱动皮带占据空间特别小，并且可容易地整合在调整装置的承载件中。 

同样有利的是，调整装置构造为偏心轮。沿纤维材料幅的Y方向取向的驱动器作用到各个构造为偏心轮的凸轮传动元件上。以这种方式构造的传动机构可以传递较大的力。 

有利地提供的是，调整设备具有固位元件。该固位元件用于使能调整的支撑轴承在制造期间保持该固位元件的新的位置。当主轴的螺距具有自锁结构时，通常是足够的。为了确保安全，也可以使用附加的夹紧机构。 

特别有利的是，为支撑轴承设置直接或间接的位置获取，由此，在制造期间特别简化了可控制的或可调节的移置。 

但在某些情况下同样优选的是，卷绕硬度生成装置包括夹压生成装置，借助该夹压生成装置使材料幅能以如下方式被伸展，即，使得材料幅伸展的至少一部分能够存留在待生成的卷筒中。 

也可以借助作用于材料幅的夹压部的辊间隙，将拉张力施加到材料幅中。为此，辊间隙由至少一对辊形成。辊间隙在其高度上可变，并且能够引入与材料幅接触或再次不接触。在此，在接触期间基本的 作用参数是：在辊间隙中法向于材料幅运行方向作用的力和生成夹压部的辊的表面性质。在这样的夹压生成装置中有利的是，能以其下文所述的优点延长作用持续时间。为此，可以例如设置所谓的宽夹压部，该宽夹压部例如由砑光机(Kalanderbau)所公知。夹压部也可以由围绕至少一对辊绕转的带形成。但不利的是，更加需要考虑到在材料幅表面方面的作用。 

有利地提供的是，卷绕硬度生成装置包括一种装置，借助该装置至少可以加热或冷却材料幅的表面。 

在热作用下，待处理的材料幅和每种其它材料一样发生轻微的膨胀。在卷绕时，仅短暂加热的材料幅又被冷却，其中，通过已与所观察的材料幅区域接触的卷绕层作用生成的摩擦力限制了再次收缩。由此，补偿了一部分在卷绕硬度生成装置和卷筒之间逐渐变小的幅张力，并且人为提高了卷绕生成装置的效率。 

因为依赖于温度的幅张力沿所有方向同时产生和消失，所以所述幅张力在卷包中导致卷绕故障，例如皱折或占位。因此，在某些情况下也可以设置在卷绕前短时间内冷却过热的材料幅。 

进一步优选的是，卷绕硬度生成装置包括一种装置，借助该装置至少可以向材料幅表面加载湿气。 

由此，可以影响材料幅的伸展性能和摩擦系数。那么，湿润应使材料幅的总水分含量提高约0.3％至2％。 

特别有利的是，卷绕硬度生成装置能时钟脉冲式控制(taktbar)。 

令人惊讶的是，时钟脉冲式控制引入到材料幅内的张力量值对卷绕硬度变化的均匀性起积极影响。在此假设，松弛和阻滞过程受到干 扰，因此引入的张力的能量耗散的差比基于在施加张力时的短暂负荷暂停带来的差损失更高或至少相等，并且使材料幅内的张力变化进程大幅地均匀化。 

在此，依赖于种类和单位面积重量，优选的可以是带有相对较小的振幅的高频时钟脉冲式控制。 

特别有利的是，用于生成可以通过卷绕硬度装置引入到材料幅中的张力和/或伸展的作用时间可以根据伸展和/或张力的量改变，优选能够调设，特别优选能控制或调节。 

以此方式提供另一个重要的、用于按量改变生成的幅张力的参数。当例如可在敏感的纸种类中谨慎地施加力时或必须保护表面时，这是特别重要的。基于纸幅、卡纸幅、纸板幅或合成材料幅的粘弹性能，在试验中也可以识别在作用持续时间和复位持续时间(＝松弛+阻滞)之间的相互联系。若作用时间延长，那么复位时间也延长。在通常相同的环境条件下，也就是说，在卷绕硬度生成装置与卷筒的距离相同和卷绕速度或者说材料幅速度相同时，可以以此方式达到效率的提高。 

可能的技术转化例已在上述联系到夹压部生成的卷绕硬度生成装置的实施方式中提到。 

然而同样可行的是，改变插入到材料幅中的上述辊的直径。此外，可以将翼状元件插入到材料幅中，使得能像机翼那样指向流动的材料幅并且其插入深度和/或调设角度是可变的。 

按照本发明，方法相关的任务由以下方式解决，即，在卷绕过程的至少一个时间段期间借助卷绕硬度生成装置处理材料幅，所述卷绕硬度生成装置为了生成卷绕硬度而影响、尤其是提高存在于材料幅中的张力和/或伸展，并且卷绕硬度生成装置不与至少一个在卷绕过程中 在直径增长的情况下形成的卷筒接触。 

以此方式首先可以使所形成的卷筒的卷绕硬度或者说卷绕硬度变化进程不受来自由至少一个辊和所形成的卷筒构成的卷绕系统的直接回馈的影响。通过这种影响控制，卷绕过程可以附加地且此外甚至非常自由地且不复杂地受到影响。由此，要达到的卷绕结果尤其是卷筒结构的质量，通过总的卷绕过程，然而至少通过广泛的过程区段得到明显改善，并且稳定化卷起区域中的情况。卷绕故障可以典型地有针对性地有效地减少或甚至避免。 

在此特别有利的是，通过纵向裁切部生成的分幅借助沿CD以区段划分的卷绕硬度生成装置或多个沿CD并排布置的卷绕硬度生成装置个体化地处理。 

以此方式可以特别有效地使用按本发明的方法，因为这种相当非强迫的、用于个体化地影响在裁切成单个分幅的材料幅的处理方法和由此形成的分幅筒或成品筒是特别适用的。因为利用按本发明的方法可以实际上关于其在导引部分中所介绍的不同来处理所形成的分幅筒。则当卷绕系统的辊与多个尤其在承载辊卷绕设备或类似物中并排布置的卷筒接触时，这是特别有价值的。在这种卷绕系统中，按迄今为止的现有技术，修正甚至可以总是仅作为所有在滚筒组中形成的卷筒的折中方案来实施。 

优选的是，借助卷绕硬度生成装置影响至少一个在卷绕过程中形成的卷筒的直径增长。 

在此特别优选的是，在至少一个暂时的卷绕区段上的直径增长在Y方向上看局部不同地受影响。借助卷绕硬度生成装置，对应设备相关的本发明的说明，例如按照测量规定提高有待包卷到卷筒内的幅张力，并且由此相应地减小了直径增长。以此方式可以避免在所形成的 卷筒内的各向异性，并且因此改善运行性能，这再一次地稳定了整个卷绕过程并且此外避免或至少减少了出现的干扰因素，例如震动。 

在按本发明的方法中特别优选的是，在卷绕硬度生成装置的帮助下使在滚筒组内来自由分幅生成的卷筒的直径增长均匀化。 

尤其是当多个所形成的卷筒同时贴靠在辊上，尤其是支承在承载辊或承载辊对上，亦即平放在所谓的卷床内时，卷绕辊仅不同地符合单个卷筒的要求。由此形成的卷绕系统的协调性在结构上仅作为一种折中解决方案实施。在实践中观察到，在端部直径从约1500mm降低直至3mm，有时甚至更多时，唯一一个滚筒组的各个卷筒的直径就有所区别。这对应于约0.2％的直径差。通常在CD方向上看，安放在最初材料幅宽度的中央区域中的卷筒在直径上要小于在边缘区域内的卷筒。因此在此出现接触损失，所述接触损失可能会随之带来开头所述的各种缺陷，并且像所提到的那样，可能由于所形成的振动和碰撞而导致由卷床或者说滚筒式卷绕设备构成的几吨重的卷筒被废弃。 

通过均匀化单个分幅筒的直径，可以避免振动。因为各个卷筒不会不受控制地运动，而是贴靠在辊上且在辊上被导引，所以有害的力可以无效化。在各个卷筒间的预期的直径差异可能减小约1.5倍至8倍。卷绕过程明显稳定化。在确保卷绕物质量的高要求的同时，也可以提升卷绕速度。因此可以降低过程成本，最小化制造故障和维修成本。 

附图说明

本发明其它的有利的设计方案由描述、实施例和所示附图得出。接下来借助实施例并参考附图详细阐释本发明。 

在附图中： 

图1示出按本发明装备的、呈构造为承载辊卷绕机的滚筒式裁切设备的形式的滚筒式卷绕设备的侧视图； 

图1a示出极为简化的三维视图； 

图2示出按本发明的卷绕硬度生成装置的细节视图，该卷绕硬度生成装置包括以第一优选实施例的幅偏转装置； 

图3示出按本发明的卷绕硬度生成装置的细节视图，该卷绕硬度生成装置包括以第二优选实施例的幅偏转装置； 

图4示出按本发明的卷绕硬度生成装置的细节视图，该卷绕硬度生成装置包括以第三优选实施例的幅偏转装置； 

图5示出按本发明的卷绕硬度生成装置的细节视图，该卷绕硬度生成装置包括以第三优选实施例的幅偏转装置； 

图6示出按本发明的卷绕硬度生成装置的细节视图，该卷绕硬度生成装置包括以第一优选实施例的压夹生成装置； 

图7示出按本发明的卷绕硬度生成装置的细节视图，该卷绕硬度生成装置包括以第二优选实施例的压夹生成装置； 

图8a和图8b示出材料幅轮廓的示意性剖视图和侧视图； 

图9示出按本发明配备的、用于以幅宽卷绕材料幅的滚筒式卷绕设备的侧视图。 

具体实施方式

按本发明的滚筒式卷绕设备1在图1中示出的优选实施方式结合一种构造为承载辊卷绕设备的滚筒式裁切设备来实现。该滚筒式裁切设备1的基本组件是：开卷装置4、裁切部6以及安放在纸幅卷起区域中的卷绕机构2，在其宽度上基本上与设在滚筒式裁切设备1之前的且在此未示出的造纸机的工作宽度一致的纸幅M在所述开卷装置中从母滚筒5中抽出，在所述裁切部6中，为了生成分幅M′而以可选择的宽度规格按照纸幅运行方向纵向划分纸幅M。 

为此，裁切部6作为基本组件大多包括通常呈盘形的裁切装置，该裁切装置在这里以彼此起作用的上刀7a和下刀7b的形式示出。为阻止运行的材料幅M在裁切部6的区域内的振动，在所示实施例中，该区域由转向滚筒44界定。 

卷绕机构2具有两个承载辊14，这两个承载辊中的至少一个是能驱动的。优选的是，两个承载辊14都能驱动并且通过共同的控制装置和/或调节装置19连接。在此，已证明可行的是，沿纸幅M的运行方向调节第一承载辊14的转速并调节第二承载辊14的扭矩。也可以考虑至少一个承载辊1的弹性支承。承载辊14的轴13同样可以沿z方向支承在不同的高度水平上。此外，承载辊14可以具有显著不同的直径。不言而喻地，两个承载辊14中的至少一个也可以具有在材料幅M上起作用的覆层或包封，而另一个承载辊14则例如构造为钢辊。此外，承载辊14中的至少一个可以具有被动或主动的阻尼器或缓冲元件(Tilgungselement)。但这些有利的设计方案对本领域技术人员来说是公知的，并且在此为简洁起见未详细示出。 

除承载辊14外，至少一个待卷绕的卷筒9和接触辊3构成卷绕机构2的基本元件。尽管在图1中仅能看到唯一一个卷筒9的端侧，则对于该撇开与图9的联系介绍的例子而言应以如下为出发点，即，在这些例子中另一个卷筒9在延伸到图平面中的Y方向上恰好位于所示的卷筒9后，位于由两个承载辊14构成的卷床2a中。 

在卷绕过程的变化进程中形成的卷筒9包括分别由卷绕套筒10构成的芯，纸幅M或者说分幅M′的无尽区段的开始部与所述芯相连接，且然后通过不间断的缠绕在形成所谓卷绕层的情况下围拢。然后，预先存在于纸幅M中的张力和/或伸展在卷起状态下在其开头介绍的退回过程中基于起作用的摩擦力而受到阻碍。存在于纸幅中的、从卷绕层到卷绕层亦即在卷起到卷绕套筒10上的纸幅M的局部区域之间张力和/或伸展的按量的变化进程，如开头所述，是评定卷绕物质量的最重要的识别特征。在此，张力和/或伸展的按量的变化进程当然应该遵循连续的变化进程，即使在此为直观起见，提到了在卷绕层之间，亦即局部相邻的区域之间的张力差异。 

如开头所述，纸幅M在MD和在CD上具有微小的轮廓差异，此 外在纸幅原料的特性中，尤其在纸幅的摩擦系数和压缩性上也具有最小的公差。当然，这些在图8a和图8b中再次定性示出的差异在很大程度上取决于纸型、加工的原材料质量以及尤其取决于纸幅生成机。尽管所述的公差在高质量的纸型中(这种纸型在现代高科技机器中生成并仅在使用高分辨率的测量方法中才能得到获取)对卷绕过程具有决定性的影响。因为在此为了形成卷筒，需要相互重叠地卷绕几百、经常甚至是几千或上万个卷绕层，所以公差始终是叠加的。 

卷筒9在迄今为止的前提下，具有明显程度或多或少的非圆外形，其中，不圆度在沿CD的变化进程上明显程度或多或少地波动，并且随着每一次缠绕改变其量值，由此最终易于在卷绕机构的工作方式方面干扰卷绕机构2。这会造成局部的接触损失，并且一次接一次周期性地在卷筒9和卷绕辊(在此即为承载辊14和接触辊3)之间引发振动。 

为了避免或至少在其数量和/或其密集度上减小这些接触损失和振动群，按本发明的滚筒式裁切设备1具有卷绕硬度生成装置15，该卷绕硬度生成装置布置在第一承载辊14前不远处。在所示情形下，卷绕硬度生成装置15到在第一承载辊14和沿CD并排布置的卷筒9之间的夹压部11的间距大约相比第一承载辊的半个周长更大，并且处在600mm和850mm之间的范围内。该卷绕硬度生成装置相应于图2和图3构造并且具有幅偏转装置16，该幅偏转装置在图2所示的结构性解决方案的情况中由多个沿CD并排布置的辊部段20构成。按本发明的卷绕硬度生成装置15的这种分成区段的设计方案在图1a中以三维视图十分简化地示出。各个辊部段20按照图2布置在主轴21上，所述主轴具有自锁的螺纹并且为了能快速调整而配备有共同的驱动器，单独的主轴21通过联接元件22接合或脱离该驱动器。共同的驱动器(例如电动马达)与皮带传动件(例如平皮带、楔形皮带或齿形皮带)连接，并且在两侧围绕主轴21绕转。在所示的优选实施例中，选用两个相叠布置的、沿相反方向运行的楔形皮带23。根据将待操纵的辊部段20的各个主轴21的联接元件22接合在两个楔形皮带23中的哪一个上， 使得各辊部段20在z方向上看移出或下降。 

在图3中同样以侧视图示出了卷绕硬度生成装置15的幅偏转装置16的另一个优选的实施例。在此，纸幅M通过在图平面中唯一可见的辊部段20的周边区段张紧。不言而喻地，另一个辊部段20精确地位于该可见的辊部段后方。正如对于在图2、图4和图5中介绍的实施例那样，对于卷绕硬度生成装置15的功能，至少对于效率而言有重大意义的是，以如下方式来设计幅偏转装置16并且对其可运动性加以取向，即，使得各与纸幅M或与各个分幅有效接触的辊部段20的端侧的顶点尽可能精确地平行地进入辊部段的引导件中。 

由此，可以阻止纸幅的侧向变化进程以及与之相关的张力下降。在此同样重要的是，阻止各个并排以高速运行的分幅的侧向变化进程，以便可靠地阻止碰撞和由此引起的质量受损甚至故障。此外，这样确保了各个分幅M′相对该分幅所配属的卷绕套筒10的整齐的定向。为此，辊部段20根据在此示出的实施例，如可见的辊部段20，布置在支撑轴承24上，该支撑轴承的连接元件25在当前情况下构造为能绕转的轮。但在此可能涉及到其它在结构上有意义的成型件。连接元件25不是在幅偏转装置16的每个可以考虑的实施方式中都是必需的。但构造为能绕转的轮而有利的是，连接元件25与调整装置26有效连接，如所示那样，所述调整装置构造为偏心轮并且具有曲线轨道27，连接元件25支撑在该曲线轨道上。作为对此的备选，也可以考虑如下连接元件，该连接元件具有朝着偏心轮方向凹下的或简单笔直的作用面。 

调整装置26，在此也就是说偏心轮，通过联接件28与指向纸幅M的横向(Y方向)的驱动器30的轴29连接。在接合状态中，如图所示，偏心轮抗相对转动地配合在轴29上。所示偏心轮形状具有两个顶点(S)，这两个顶点从轴29的中点看处在曲线轨道27上的最近和最远的点上。在同方向转动时，从一个顶点到另一个顶点(S)的偏转增大，但该偏转之后再次下降。在此，顶点(S)经历了与垂直线的偏转， 该偏转可以解释为相位角(α)。那么支撑轴承24的高度偏转(Z方向)取决于相位角(α)和曲线轨道27的构造。插入到运行的纸幅M的运动平面内的辊部段20的高度偏转(Z方向)由位置获取器31探测，并且传送到控制装置和/或调节装置19处。这例如也可以无线地发生。 

利用两个在图2和图3中示出的实施例可以非常良好地实现：按量地提高在纸幅M中存在的张力和/或伸展，进而影响卷绕硬度或卷绕硬度变化。通过张力增高的相应匹配也可以影响待处理的卷筒9的直径增长DZ，也就是说，在能选择的时间段上以或多或少的程度降低。以此方式为按本发明的滚筒式裁切设备1的操作者提供一种出色措施用于在卷绕机构2中并排构成的卷筒9的直径D的均匀化。由此，可以降低在卷绕机构2内，亦即尤其在参与的卷绕辊之间，在此为两个承载辊14和构造为单件式或多件式的接触辊3和形成的卷筒9之间的接触损失，并因此避免了其振动状况或将振动保持在能控制的界限内。 

在图4中示出的实施方式与前两个所介绍的例子的区别仅在于，该实施方式具有时钟脉冲式控制装置32(Taktungseinrichtung)。在这种情况下，在此示出的实施方式也配备有直接起作用的直线驱动器33，以便可以相应地转换快速、优选为高频的上下运动(Z方向)。取决于待处理的纸型以及卷绕机构2在卷绕过程的不同时间上形成的固有频率，要么如图所示选用根据其连接性能而非常直接地作用的机电或电磁的直线驱动器，要么选用带有一定减振效果的用流体操作的直线驱动器，尤其是呈优选在双侧作用的液压缸或气动缸的形式。 

在图5中，还根据一些从属权利要求示出了卷绕硬度生成装置15的其它设计方案特征，这些设计方案特征既能在在此设想的组合中选择，也能单独地或在其它组合中选择。 

在此首先引人注意的是，卷绕硬度生成装置15包括多个前后依次相连的幅偏转装置16。两个靠外的幅偏转装置布置成能沿x方向运动， 并且优选能够通过驱动器沿引导件34定位。由此，除了待施加的张力量值外，运行的纸幅M的影响持续时间同样可以通过由纸幅的在卷绕硬度生成装置15的作用区域内返回的路径来调设，并且优选能在运行操作时进行调整。 

此外，还示出了用于控温的装置35和用于调控湿度的装置36，借助这些装置尤其可以对材料幅表面MO产生影响，并且这些装置的优点已在本申请的介绍过的部分中已加以阐释。 

在图6中示出了卷绕硬度生成装置15，该卷绕硬度生成装置包括夹压生成装置17。夹压生成装置17由相应于Y方向前后相继地布置在图纸深度中的辊部段37构成，在所图示的侧视图中，不言而喻地只能看到这些辊部段中的一个。各个辊部段37通过配属于该辊部段的调整装置38而靠向对接辊，所述对接辊在此由第一承载辊14构成。除了已待确定的影响参数如辊部段37的直径和辊部段的表面性质外，还可以通过辊部段37的能调设的，尤其能在运行的操作时调整的按压压力P来提供可变的影响参量，借助该影响参量能够确定在纸幅M或各分幅M′中生成的张力提高和/或伸展提高。在此，卷绕硬度生成装置15的所图示出的布置是特别有效的，因为卷绕硬度生成装置的夹压生成装置17与承载辊14有效连接，并且到已经联系按图2的实施例参考图1介绍的第一卷绕夹压部11的距离很小。在此，实际上排除了延缓过程，松弛也仅在完全不重要的周边上发生。效率相应较高，因此待施加的张力量值可以保持得小。在此，卷绕硬度生成装置15始终不与形成的卷筒9有效接触。然而，这种布置基于与第一承载辊14的间接接触而直接承受了来自卷筒9的也许无法完全避免的不圆度和在卷绕机构2中的振动的影响，并且因此偶尔不能使用。 

与此相反但又有利的是，这样构成的按本发明的设备同时禁止了或至少大幅度降低了各个卷绕层之间的进气，并且这样额外地有助于改善卷绕质量。 

在图7中示出了按图6的设备的一种修改后的设计方案，其中，夹压生成装置17在此同样沿Y方向划分成单独的区段，但分别包括一个围绕至少三个辊部段37、39、40绕转的带41。在此，辊部段37各自固位地得到支承，并且仅能能调设或者说调整按压压力p。与此相反，其它辊部段39、40则布置成能运动的，从而使得与承载辊14有效连接的夹压部长度是可变的，其中，辊部段39中的一个调节按压压力P，并且至少一个另外的辊部段40调节绕转的带41的幅张力。 

此外，在所有于图2至图7中图示出的实施方式中还可以考虑的是，各个辊部段布置成能沿Y方向移动，以便能够匹配不同的裁切模。这种可移动性通过在图2和图6中的引导件42示出。 

辊部段的宽度同样可选择为统一的或不同的，并且处于100mm和450mm之间的优选范围内，但也可以达到800mm甚至约1000mm的宽度。 

在图9中示出了卷绕设备，该卷绕设备不具有裁切部，亦即适用于按材料幅宽度卷绕。在此，如所示出的那样，可以涉及一种在造纸机端部上的卷起设备，该卷起设备优选具有更替装置，该更替装置允许连续的卷绕过程。 

但用于生成按照纸幅宽度的卷筒的卷绕设备也可以是复卷机或所谓的纠偏滚筒(Doktorroller)，其中，将纸幅M的已卷绕到母滚筒5上的有限的区段为了消除缺陷而重新卷绕到新的卷芯上。 

将按本发明的卷绕硬度生成装置15设置在不带有裁切部的滚筒式卷绕设备中原则上提供了与结合在上面实施的实施例介绍的滚筒式裁切设备相同的优点。然而，该滚筒式卷绕设备的作用大约更小，因为沿CD并排布置的幅区域中的原料结合不是通过分离(纵向裁切)而中 断的。 

在图1和图9中示出了传感器18，这些传感器用于获取卷起区域内的测量数据。在此，这些传感器可以例如与至少一个卷绕辊(参看图1中的14和3或图9中的43)的轴承(参看图1的18)有效连接，并且适用于测得振动。为此，这些传感器尤其可以适用于测得卷绕机构的振动的组件，亦即适用于尤其是卷绕辊(14、3或43)和形成的卷筒9以及滚筒式卷绕设备1的其它相关构件的的振幅和/或频率。 

在其它情况下可以考虑的是，测量一个或多个卷筒9的直径增长DZ。在此，优选有多个分布在Y方向上的测量点。但非常特别优选的是，在整个卷绕宽度上进行连续的获取。这例如可以借助光学或声学的获取装置，例如借助激光器或超声发送和接收单元来无接触地形成，该获取装置可以呈直线形地在整个宽度(Y方向)上或跨越所述宽度地实现。 

用于监控各个卷筒9的直径增长DZ的机械获取装置可以例如与接触辊3的在图1中说明的单独的部段连接，当这些部段为了维持与在卷绕过程中形成的、并排布置在卷床2a中的各个卷筒9的接触而可运动地布置在共同的横梁3a上。 

将这样得到的测量数据输送到控制和/或调节单元，借助控制和/或调节单元可以作用到相应的卷绕硬度生成装置15上，并且可以与所示控制和/或调节单元19构成一个结构单元或至少与所述控制和/或调节单元19有效连接。 

这种控制和/或调节单元19也可以基于已在纸幅生成时获得的测量数据而变得主动。为此，该控制和/或调节单元必须具有前馈调节单元。 

同样可以在许多方面从所示实施方式中脱离，而不离开本发明的基本思想。 

附图标记列表： 

1    滚筒式卷绕设备 

2    卷绕机构 

2a   卷床 

3    按压辊 

3a   横梁 

4    开卷装置 

5    母滚筒 

6    裁切部 

7a   上刀 

7b   下刀 

8    拓宽装置 

9    卷筒 

10   卷绕套筒 

11   夹压部(第一卷绕夹压部) 

12   夹压部(卷绕夹压部) 

13   用于承载辊的轴 

14   承载辊 

15   卷绕硬度生成装置 

16   幅偏转装置 

17   夹压生成装置 

18   传感器 

19   控制/调节单元 

20   辊部段 

21   主轴 

22   联接元件 

23   皮带传动件(楔形皮带) 

24    支撑轴承 

25    连接元件 

26    调整装置 

27    曲线轨道 

28    联接件 

29    轴 

30    驱动器 

31    位置获取器 

32    时钟脉冲式控制装置 

33    直线驱动器 

34    引导件 

35    控温装置 

36    湿度调控装置 

37    辊部段 

38    调整装置 

39    辊部段 

40    辊部段 

41    带 

42    引导件 

43    卷绕辊 

44    转向滚筒 

D     直径 

DZ    直径增长 

M     材料幅(纸幅) 

M′   分幅 

MO    材料幅的表面 

P     压力(按压压力) 

x     x方向(MD) 

y     y方向(CD) 

z     z方向。 

Claims (17)

1.滚筒式卷绕设备(1)，所述滚筒式卷绕设备用于将材料幅，尤其是纸幅或卡纸幅(M)卷起到至少一个卷芯上，优选卷起到卷绕套筒(10)上而成为卷筒(9)，在卷绕时，至少一个辊(14、3、43)贴靠在所述卷筒上，

其特征在于，

所述滚筒式卷绕设备(1)包括卷绕硬度生成装置(15)，所述卷绕硬度生成装置不与至少一个所述卷筒(9)接触。

2.按权利要求1所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

借助所述卷绕硬度生成装置(15)在所述材料幅(M)内产生的张力和/或伸展能够根据所述张力和/或所述伸展的量值来改变，优选能够调设，特别优选能控制或调节。

3.按前述权利要求之一所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

至少一个所述卷绕硬度生成装置(15)直接布置在由所述至少一个辊(14、3、43)和至少一个所述卷筒(9)形成的第一夹压部(11)之前。

4.按前述权利要求之一所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

所述卷绕硬度生成装置(15)沿CD以区段划分，或多个卷绕硬度生成装置(15)沿CD并排布置。

5.按前述权利要求之一所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

所述卷绕硬度生成装置(15)能够基于在材料幅(M)进入到所述滚筒式卷绕设备(1)之前，即尤其是在材料幅生成机器例如造纸机中测得的测量数据来被控制和/或调节。

6.按前述权利要求之一所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

所述卷绕硬度生成装置(15)能够基于在所述滚筒式卷绕设备(1)中，尤其是在至少一个待生成的所述卷筒(9)和/或在至少一个辊(14、3、43)上测得的测量数据来被控制和/或调节。

7.按前述权利要求之一所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

所述滚筒式卷绕设备(1)具有纵向裁切部(6)。

8.按前述权利要求之一所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

所述卷绕硬度生成装置(15)包括幅偏转装置(16)，借助所述幅偏转装置能够以如下方式来伸展所述材料幅(M)，即，使得材料幅伸展的至少一部分能够存留在待生成的所述卷筒(9)中。

9.按前述权利要求之一所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

所述卷绕硬度生成装置(15)包括夹压生成装置(17)，借助所述夹压生成装置能够以如下方式来伸展所述材料幅(M)，即，使得材料幅伸展的至少一部分能够存留在待生成的所述卷筒(9)中。

10.按前述权利要求之一所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

所述卷绕硬度生成装置(15)包括装置(35)，借助所述装置(35)至少能加热或冷却所述材料幅(M)的表面(MO)。

11.按前述权利要求之一所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

所述卷绕硬度生成装置(15)包括装置(36)，借助于所述装置(36)至少能向所述材料幅(M)的表面(MO)加载湿气。

12.按前述权利要求之一所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

所述卷绕硬度生成装置(15)能够时钟脉冲式控制。

13.按前述权利要求之一所述的滚筒式卷绕设备(1)，

其特征在于，

用于生成能通过所述卷绕硬度生成装置(15)引入到所述材料幅(M)中的张力和/或伸展的作用时间能够根据张力和/或伸展的量值来改变，优选能够调设，特别优选能够控制或调节。

14.用于借助滚筒式卷绕设备(1)将材料幅，尤其是纸幅或卡纸幅(M)卷起到至少一个卷芯上，优选卷起到卷绕套筒(10)上而成为卷筒(9)的方法，所述滚筒式卷绕设备(1)具有至少一个辊(14、3、43)，所述辊在卷绕过程期间贴靠在至少一个所述卷筒(9)上，并且能够借助所述辊来影响在所述材料幅(M)中存在的张力和/或伸展，

其特征在于，

所述材料幅(M)在所述卷绕过程的至少一个时间段期间借助卷绕硬度生成装置(15)来处理，所述卷绕硬度生成装置(15)为了生成卷绕硬度而影响尤其是提高在所述材料幅(M)中存在的张力和/或伸展，并且所述卷绕硬度生成装置(15)与至少一个在所述卷绕过程中在直径增长(DZ)的情况下形成的所述卷筒(9)保持不接触。

15.按权利要求14所述的方法，

其特征在于，

借助沿CD以区段(20′)划分的卷绕硬度生成装置(15)或多个沿CD并排布置的卷绕硬度生成装置(15)来个体化地处理通过纵向裁切部(6)生成的分幅(M′)。

16.按权利要求14或15所述的方法，

其特征在于，

借助所述卷绕硬度生成装置(15)影响至少一个在所述卷绕过程中形成的所述卷筒(9)的所述直径增长(DZ)。

17.按权利要求15或16所述的方法，

其特征在于，

在所述卷绕硬度生成装置(15)的帮助下使在滚筒组内来自由分幅(M′)生成的卷筒(9)的所述直径增长(DZ)均匀化。

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