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Die
Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung zum Aufwickeln von Bahnen,
insbesondere Faserstoffbahnen, vorzugsweise in Form von Papier-
oder Kartonbahnen mit zumindest einer ersten und einer zweiten ein
Wickelbett bildenden Tragwalze, an denen der Wickel während
des Wickelns anliegt, wobei die erste in Faserstoffbahnlaufrichtung
liegende Tragwalze von dieser wenigstens teilweise umschlungen ist,
während die zweite über Mittel zur Achsverlagerung
in ihrer Lage veränderbar einstellbar ist. Die Erfindung
betrifft ferner ein Verfahren zum Wickeln einer Faserstoffbahn in
einer Wickelvorrichtung.
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Wickelvorrichtungen
in Form von so genannten Doppeltragwalzenwickelvorrichtungen sind
in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Allen gemeinsam
ist, dass der Wickel der aufzuwickelnden Faserstoffbahn von zwei
Tragwalzen gestützt wird, wobei die beiden Tragwalzen ein
Wickelbett bilden. Einen wesentlichen Parameter für die
anschließende Weiterbearbeitung für mit diesen
Maschinen gewickelte Faserstoffbahnen stellt die Wickelhärte
dar. Besonders bei Faserstoffbahnen in Form von Papierbahnen ist
es entscheidend, dass die Wickelhärte über den
gesamten Rollendurchmesser durch einen bestimmten Verlauf charakterisiert
ist. Dabei soll die Wickelhärte idealerweise über
den gesamten Rollendurchmesser konstant sein, hilfsweise aber von
einem gewissen Anfangswert gleichmäßig auf einen Endwert
abfallen. Ein derartiges Verhalten ist jedoch nur erreichbar, wenn
zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, da ansonsten
mit zunehmendem Rollendurchmesser der Liniendruck zwischen der Rolle
und der einzelnen Tragwalze beziehungsweise den Tragwalzen sich
weiter vergrößert und damit auch die auftretende Wickelhärte.
Daher werden so genannte Belastungswalzen verwendet, die mit ihren
Achsen parallel zur Tragwalze angeordnet sind, wobei mit jenen auf
den entstehenden Wickel ein Anpressdruck ausgeübt wird.
Dieser ist hinsichtlich seiner Größe einstellbar
und kann gesteuert werden, wobei der Anpressdruck in der Regel am
Anfang der Wicklung sehr groß gewählt wird und
mit zunehmendem Rollengewicht geringer wird. Derartige Belastungswalzen
sind daher entweder linear geführt oder aber lenkergeführt.
Bei lenkergeführten Ausführungen erfolgt die Einstellbarkeit
der Anpresskraft über einen verschwenkbaren Lenker. Die
Belastungswalze wird vor Wickelbeginn auf die Leerhülse
abgesenkt und drückt diese mit einer bestimmten Kraft in
das Wickelbett. Beginnt nun der Wickelprozess und wächst demgemäß der
Wickeldurchmesserr, so wird die Kraft, mit welcher die Belastungswalze
gegen den Wickel gepresst wird, zunächst noch gesteigert.
Erst ab Erreichen eines bestimmten Durchmessers genügt
das Eigengewicht des Wickels, um ein gutes Wickelergebnis zu erzielen
und die Anpresskraft wird nicht mehr benötigt. Die Belastungswalze
mit zunehmendem Wickeldurchmesser immer weiter von der Scheitellinie
des Wickels wegbewegt. Da die Belastungswalze in der Regel nicht
auf der Seite auf den Wickel wirkt, an der der Zulauf der Faserstoffbahn
erfolgt, sondern auf der Seite der zweiten Tragwalze, führt
dies zu einer starken Erhöhung des Anteils der über
die Belastungswalze aufgebrachten Kraft auf die erste Tragwalze,
was zur Verschlechterung des Härteverlaufes führt.
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Ferner
sind auch Maßnahmen zur Beeinflussung der Wickelhärte
dahingehend bekannt, dass die Lage der Tragwalzen zueinander verändert
wird. Eine derartige gattungsgemäße Ausführung
einer Wickelvorrichtung ist aus
EP 0 640 544 A1 vorbekannt. Hier sind Achsverlagerungsmittel
zum achsparallelen Verlagern der Achse einer Tragwalze bezüglich
der Achse der anderen Tragwalze vorgesehen. Dabei ist die in Bahnlaufrichtung
gesehene erste Tragwalze mit einem größeren Durchmesser als
die andere zweite Tragwalze ausgeführt und die Achse der
zweiten Tragwalze ist während des gesamten Wickelvorganges
in vertikaler Richtung betrachtet höher als die Achse der
ersten Tragwalze, die auch von der Faserstoffbahn umschlungen wird und
diese führt, angeordnet. Bei dieser Ausführung sind
mit den Achsverlagerungsmittel verbundene Mittel vorgesehen, die
ein Senken der Achse der zweiten Tragwalze in Abhängigkeit
vom zunehmenden Durchmesser des Wickels derart bewirken, dass sich die
Achse des Wickels entlang einer vorgegebenen Vertikalen oder bezüglich
einer Vertikalebene nur leicht geneigten Bewegungslinie bewegt,
wobei die Hauptlast zur Verbesserung der Wickelhärte im
in Faserstoffbahnlaufrichtung ersten Spalt abgestützt wird.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wickelvorrichtung
der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass auch
bei verlagerbarer, insbesondere lenkergeführten Belastungswalze
möglichst eine gleichmäßige Wickeldichte über
den gesamten Wickel erzielt wird.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist durch die Ansprüche
1 und 12 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den
Unteransprüchen beschrieben.
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Eine
Wickelvorrichtung zum Wickeln von Faserstoffbahnen in Form von Papier-
oder Kartonbahnen mit einer ersten ortsfesten und einer zweiten Tragwalze,
an denen der Wickel während des Wickelns anliegt, umfasst
Achsverlagerungsmittel zum achsparallelen Verlagern der Achse der
in Faserstoffbahnlaufrichtung zweiten Tragwalze gegenüber
der ersten Tragwalze, wobei die Verlagerung erfindungsgemäß derart
erfolgt, dass während des Betriebes die Achse der in Faserstoffbahnlaufrichtung
zweiten Tragwalze in vertikaler Richtung derart angeordnet beziehungsweise
verlagerbar ist, dass der zwischen Wickel und der zweiten Tragwalze
gebildete Wickelspalt in einer Ebene oder unterhalb des anderen,
zwischen erster Tragwalze und Wickel gebildeten Wickelspaltes angeordnet
ist, wobei die zweite Tragwalze gegenüber der ersten Tragwalze über
die Mittel zur Achsverlagerung absenkbar ist. Durch die Möglichkeit
des Absenkens der zweiten Tragwalze wird das Gewicht des aufgewickelten
Wickels zunehmend auf die zweite Tragwalze verlagert, so dass der
Liniendruck im zwischen der ersten Tragwalze und dem Wickel gebildeten
Spalt niedrig gehalten werden kann, vorzugsweise auf einem konstanten
Wert, so dass die Wickelhärte nicht durch hohe Liniendrücke im
ersten Pressspalt negativ beeinflusst wird.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt die Verstellung
auf einem Kreisbogen, das heißt durch Verschwenken. Dazu
umfassen die Mittel zur Achsverlagerung eine Führungseinrichtung für
die zweite Tragwalze, welche mittels einer Schwenkeinrichtung um
die Schwenkachse verschwenkbar ist. Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung wird die Schwenkachse
von der Lagerachse beziehungsweise Achse der ersten Tragwalze gebildet.
In diesem Fall erfolgt die Verschiebung um den Außenumfang
der ersten Tragwalze auf einem Kreisbogen immer im gleichmäßigen
Abstand, wobei hier bei automatischer Absenkung und Belastung mittels
einer Belastungswalze ohne erheblichen Zusatzaufwand bei Vergrößerung
des Wickels, das heißt in Abhängigkeit auch von
der Zufuhrgeschwindigkeit der Faserstoffbahn und der Antriebsdrehzahl der
einzelnen Tragwalzen, eine Zunahme der Linienkraft im zweiten Spalt,
der zwischen dem Wickel und der zweiten Tragwalze gebildet wird,
erzielt wird, während die Linienkraft im ersten Spalt zwischen
Wickel und erster Tragwalze konstant gehalten werden kann, ohne
aufwendige Steuerungsalgorithmen zur Ermittlung der Stellgröße
zur Ansteuerung der Stelleinrichtung.
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Bei
dieser Ausführung ist gemäß einer besonders
vorteilhaften Ausgestaltung die Führungseinrichtung für
die Tragwalze an der Lagerachse der ersten Tragwalze gelagert. Dadurch
ist eine Achsparallelität zwischen den Tragwalzen auf einfache
Art und Weise gewährleistet.
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Denkbar
ist es jedoch auch, eine andere Schwenkachse als die Lagerachse
der ersten Tragwalze zu wählen. In diesem Fall ist die
Schwenkachse jedoch vorzugsweise ebenfalls in einem Bereich angeordnet,
der beim Verschwenken eine horizontale Bewegung in Richtung zur
ersten Tragwalze ermöglicht.
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Gemäß einer
weiteren dritten Ausführungsform besteht die Möglichkeit,
die Verschiebung beziehungsweise Verlagerung der zweiten Tragwalze durch Überlagerung
einer Horizontalen in einer Vertikalbewegung zu realisieren. In
diesem Fall ist die als Lagerachse fungierende Achse der zweiten
Tragwalze beispielsweise über zwei Führungen gelagert. Diese
Lösung bietet den Vorteil, dass hier eine freie Einstellbarkeit
der Lage und damit auch des Anteils der von der zweiten Tragwalze
abzustützenden Auflagekraft einstellbar ist. Diese freie
Einstellbarkeit ermöglicht es, auch den Liniendruck an
der ersten Tragwalze gezielt einzustellen.
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Die
beiden Tragwalzen weisen vorzugsweise den gleichen Durchmesser auf.
Dies bietet den Vorteil einer einfachen Einstellbarkeit. Denkbar
ist es jedoch auch, die zweite Tragwalze größer
auszuführen, als die erste, wodurch hier noch einmal eine
Vergrößerung der Auflagekraft erzielt werden kann.
Ferner besteht die Möglichkeit, die zweite Tragwalze mit einem
weichen Walzenmantel zu versehen. In diesem Fall bildet sich kein
Pressspalt mit Linienberührung aus, sondern ein flächiger
Pressspalt, so dass hier die Flächenpressung in dem zweiten
Wickelspalt zwischen dem Wickel und der zweiten Tragwalze erheblich
reduziert werden kann, was positiv für die Wickelgüte
ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführung können die erforderlichen
Verhältnisse auch durch Verlagerung beider Tragwalzen eingestellt
werden. Diese sind dazu im einfachsten Fall auf einer Schwinge gelagert,
deren Schwenkachse sich unterhalb der Lagerachsen beider Tragwalzen
in der Neutralstellung befindet und die parallel zu diesen angeordnet
ist. Vorzugsweise ist die Schwenkachse der Schwinge im Bereich der
Lagerachse der ersten Tragwalze angeordnet.
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Die
Andrückung des Wickels erfolgt mittels einer entsprechenden
Belastungswalze. Diese ist vorzugsweise lenkergeführt,
das heißt, gegenüber einer über den Lenker
voreinstellbaren Kraft wird dieser bei Vergrößerung
des Wickels gegen den Lenker gedrückt und wandert damit
in radialer Richtung bezogen auf die Wickelachse nach außen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zum Wickeln einer Faserstoffbahn,
bei welcher der Wickel an einer ersten und zweiten Tragwalze während
des Wickelvorganges anliegt, wobei die erste Tragwalze von der Faserstoffbahn
teilweise umschlungen ist und ortsfest ausgeführt ist,
ist dadurch charakterisiert, dass die Wickelhärte in Abhängigkeit
der Zunahme der Wickelgröße, insbesondere des
Durchmessers, die zweite Tragwalze gegenüber der ersten Tragwalze
aus einer Position, in welcher diese mit ihrer Achse in einer Ebene
oder unterhalb der Achse der ersten Walze liegt, abgesenkt wird.
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Gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung wird die zweite Lagerachse
der Tragwalze verschwenkt. Dadurch wird eine gleichmäßige
Verlagerung der zweiten Tragwalze erzielt. Das Verschwenken erfolgt
vorzugsweise um die Lagerachse der ersten Tragwalze, wobei in diesem
Fall eine akkurate achsparallele Führung gegeben ist.
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Der
Wickelvorgang wird mit konstantem Anpressdruck an der Druckwalze
ausgeübt. Ferner kann der Anpressdruck gesteuert werden.
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Dabei
wird erfindungsgemäß eine Absenkung nicht sofort
vorgenommen, sondern erst wenn der Wickel eine vordefinierte Mindestgröße
erreicht hat und die Auflagekraft in einzelnen Wickespalten einen
bestimmten Wert nicht überschreitet. In diesem Fall wird
eine die Zunahme des Durchmessers des Wickels wenigstens mittelbar
beschreibende Größe, beispielsweise der Durchmesser
oder aber die Faserstoffbahnzulaufgeschwindigkeit beziehungsweise
die Antriebsgeschwindigkeit der Tragwalzen, erfasst und in Abhängigkeit
dieser eine Stellgröße zur Ansteuerung einer Stelleinrichtung
für die zweite Tragwalze zur Änderung der Lage
erzeugt, wobei die Lageänderung immer achsparallel erfolgt.
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Die
erfindungsgemäße Lösung ist nachfolgend
anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes
dargestellt:
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1a und 1b verdeutlichen
in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und die
Grundproblematik einer Vorrichtung zum Wickeln einer Faserstoffbahn
gemäß dem Stand der Technik;
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1c–1e verdeutlichen
in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau und das
Grundprinzip einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
und eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Wickeln
einer Faserstoffbahn;
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1f verdeutlicht
anhand eines Diagrammes den Verlauf der Streckenlast im ersten Wickelspalt
gemäß der Ausführung aus dem Stand der Technik
und der erfindungsgemäßen Ausführung;
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2 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung eine besonders vorteilhafte
Ausführung einer Achsverlagerung der zweiten Tragwalze;
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3 verdeutlicht
eine alternative Ausführung zu 2;
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4 verdeutlicht
eine weitere alternative Ausführung zur Achsverlagerung
gemäß 2 durch Überlagerung
einer horizontalen und vertikalen Bewegung;
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5 verdeutlicht
eine weitere alternative Ausführung zur Achsverlagerung
gemäß 2 mittels einer Schwinge;
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6 verdeutlicht
anhand eines Signalflussbildes ein erfindungsgemäßes
Verfahren zum Wickeln einer Faserstoffbahn, insbesondere zur Steuerung
der Wickelhärte.
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Die 1c bis 1e verdeutlichen
in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer
erfindungsgemäßen Wickelmaschine 1 zum Aufwickeln
von Faserstoffbahnen 6, insbesondere in Form von Papier-
oder Kartonbahnen, sowie das Verfahren zum Aufwickeln einer Faserstoffbahn 6.
Die 1a und 1b verdeutlichen
die Verhältnisse bei einer Ausführung gemäß dem
Stand der Technik. Es wurden die gleichen Bezugsziffern verwandt.
Die Wickelmaschine 1 umfasst zumindest zwei Tragwalzen,
eine erste Tragwalze 2 und eine zweite Tragwalze 3,
die achsparallel zueinander angeordnet, drehbar gelagert sind und
miteinander ein Wickelbett 4 zur Aufnahme eines Wickels 5 bilden.
Das Wickelbett 4 wird von dem theoretisch möglichen
Auflagebereich des Wickels am Außenumfang der Tragwalzen 2 und 3 gebildet.
Der Wickel 5 entsteht dabei durch Aufwickeln der Faserstoffbahn 6 um
eine Hülse 7, wobei die Faserstoffbahn 6 um
die erste Tragwalze 2 geführt wird. Die 1a verdeutlicht
dabei den Betriebszustand vor beziehungsweise zu Beginn des Wickelvorganges
gemäß dem Stand der Technik. Die Faserstoffbahn 6 wird
von links unten an die erste Tragwalze 2 herangeführt
und umschlingt diese auf einem Teilbereich ihres Außenumfanges 14.
Die Hülse 7 beziehungsweise mit aufgewickelter
Faserstoffbahn 6 der Wickel 5 wird von einer in
ihrer Kraft einstellbaren Druckwalze beziehungsweise Belastungswalze 8 belastet,
um damit den Auflagedruck für den während des
Wickelvorgangs entstehenden Wickel 5 an den beiden Tragwalzen 2 und 3 zu
beeinflussen.
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Die
Tragwalzen 2 und 3 weisen vorzugsweise den gleichen
Durchmesser D2 und D3 auf. Die Achsen L2,
L3, die den Drehachsen entsprechen, der Tragwalzen 2 und 3 liegen
dann in einer Ebene, die vorzugsweise horizontal ausgerichtet ist,
das heißt mit der Horizontalen einen Winkel von 0° bildet.
Beide Achsen der Tragwalzen 2 und 3, die hier
mit L2 und L3 bezeichnet
sind, sind achsparallel zueinander angeordnet. Diese bilden mit
der Hülse 7 und später dem entstehenden
Wickel 5 jeweils einen Wickelspalt 12, 13.
Die Hülse 7, um welche der Wickel 5 gebildet
wird, liegt in diesem Betriebszustand mittig zwischen den beiden
Tragwalzen 2 und 3 im Wickelbett 4, so
dass die Auflagekraft der Hülse an jeder der einzelnen
Tragwalzen 2 und 3 gleich groß ist. Die
Auflagekräfte sind hier mittels Pfeil dargestellt und mit
FA2 für die Tragwalze 2 und
FA3 für die Tragwalze 3 bezeichnet.
Die Belastungswalze 8 wirkt senkrecht und mittig auf die
Hülse 7, das heißt, die resultierende Kraft
der Belastungswalze 8 auf die Hülse 7 liegt
in einer Senkrechten, vorzugsweise senkrecht zur Verbindungsebene
zwischen den Längsachsen L2 und L3 der Tragwalzen 2 und 3.
Die zweite Tragwalze 3 fungiert als Abstützwalze
zur Ausbildung des Wickelbettes 4, während die
erste Tragwalze 2 zusätzlich auch der Führung
der Faserstoffbahn 6 zum Wickel 5 dient. Bis zum
Erreichen einer vordefinierten Größe, insbesondere
eines vordefinierten Durchmessers Ddefiniert des
Wickels 5, wird die Belastung der Belastungswalze 8 verringert.
Diese ist dazu in ihrer Lage veränderlich gegenüber
der Lage der beiden Tragwalzen 2 und 3, insbesondere
der Längsachsen L2 und L3 der Tragwalzen 2 und 3.
Die Belastungswalze 8 ist lenkergeführt. Dazu
wird die Belastungswalze 8 von einer um eine Achse A schwenkbare
Traverse 10 gehalten und bezüglich dieser in Richtung
des Pfeils geführt, um in einer den Tragwalzen 2, 3 etwa
gegenüber liegenden Position an dem bereits hergestellten Wickel 5 mit
einstellbarer Kraft gedrückt zu werden. Dabei folgt die
Einheit aus Traverse 10 und Belastungswalze 8 mit
zunehmendem Durchmesser D des Wickels 5 auf einem kreissegmentförmigen
Weg dem Außenumfang 11 des Wickels 5.
Dazu ist der Belastungswalze 8 eine Stelleinrichtung 9 zugeordnet,
die die Traverse 10 und die Verstellmittel, insbesondere die
Mittel zur Lageveränderung der Traverse 10 umfassen.
Die Drehachse A für die Traverse 10 und damit
den diese führenden Lenker 20 ist bezogen auf die
Scheitellinie des entstehenden Wickels 5 auf der Seite
der zweiten Tragwalze 3 angeordnet, das heißt in
axialer Richtung in einem Bereich zwischen der Senkrechten zur Mittellinie
der Hülse 7 im Anfangszustand beziehungsweise
der Trennebene zwischen den Tragwalzen 2, 3 und
einem Bereich axial neben der zweiten Tragwalze 3 auf der
von der ersten Tragewalze 2 abgewandten Seite. Die Drehachse
A ist ferner oberhalb der Lagerachsen L2,
L3 der ersten und zweiten Tragwalze 2, 3 angeordnet.
Wird eine vordefinierte Wickelgröße, insbesondere
ein vordefinierter Wickeldurchmesser Ddefiniert des
Wickels 5 erreicht, ist eine weitere Verringerung der Kraft
der Belastungswalze 8 gegenüber dem Außenumfang 11 des
Wickels 5, an welchem diese direkt angreift, nicht unbedingt
erforderlich. Diese kann als Restkraft konstant gehalten werden.
Diese Restbelastung ist technologisch sinnvoll, jedoch nicht unbedingt
zwangsläufig erforderlich, das heißt es kann auch
eine Verringerung der Belastung bis auf Null erfolgen. Aufgrund
der noch wirkenden Anpresskraft, die gegenüber dem Wickel 5 wirkt
und aufgrund der außermittigen, das heißt in einem
Winkel zur Senkrechten durch die Längsachse L5 des
Wickels liegenden Kraftwirkungslinie bewirkt die Kraft F8 der Belastungswalze 8 mit zunehmender
Wickelgröße eine Vergrößerung
der Linienkraft im zwischen dem Wickel 5 und erster Tragwalze 2 im
zwischen diesen gebildeten Wickelspalt 12 bewirken, da
aufgrund der außermittigen Krafteinleitung über
die Belastungswalze 8 am Wickel 5 der größere
Kraftanteil auf der ersten Tragwalze 2 abgestützt
werden würde. Diese dort vorliegende Kraft in Form der
Auflagekraft FA2 ist dabei größer
als die, welche sich aus der Gewichtskraftkomponente des Wickels 5 und
dem Anteil der Kraftkomponente aus der Belastung der Belastungswalze 8 und
der zweiten Tragwalze 3 im Spalt 13 zwischen dem
Wickel 5 und dem Außenumfang 15 der zweiten
Tragwalze einstellt. Die Auflagekraft FA3 ist dabei
kleiner als die Auflagekraft FA2 im ersten
Spalt 12, wie in 1b verdeutlicht.
Um generell Unterschiede in der Größe der Auflagekraft
im ersten Wickelspalt 12 sowie ein Ansteigen der Auflagekraft
im ersten Wickelspalt 12 zu vermeiden, zu verringern beziehungsweise
zu begrenzen, erfolgt erfindungsgemäß gemäß der 1c bis 1e bei
einer Vorrichtung 1 gemäß 1a und 1b ein
Absenken der zweiten Tragwalze 3 gegenüber der
ersten Tragwalze 2, so dass die Längsachse L3 der Tragwalze 3 in vertikaler
Richtung betrachtet tiefer liegt als die Längsachse L2 der ersten Tragwalze 2. Dadurch nimmt
die Verbindungsebene E2; E3 der
Lagerachsen L2 und L3 einen
Winkel gegenüber der Vertikalen, insbesondere einen Winkel
zu einer Senkrechten zur Wickelachse L5 ein.
Der Spalt 13 wird gegenüber der Lage des Spaltes 12 abgesenkt,
wobei die Lage der ersten Tragwalze 2 konstant gehalten
wird, das heißt diese ist ortsfest, jedoch drehbar und
antreibbar gelagert. Die Absenkung der Tragwalze 3 erfolgt
erfindungsgemäß derart, dass die Auflagekraft
FA2 im ersten Spalt 12 zwischen
der ersten Tragwalze 2 und dem Wickel 5 konstant
gehalten wird. Die Auflagekraft FA3 nimmt
demzufolge zu. Somit wird die Hauptkraft an der zweiten Tragwalze 3 abgestützt,
während die die Faserstoffbahn 6 führende
Tragwalze 2 mit zunehmender Wickelgröße
eine konstant bleibende Linienkraft FA2 im
Spalt 2 abstützt. Die Wickelhärte wird
somit über den gesamten Prozess als Funktion dieser konstanten
Linienkraft im ersten Spalt eingestellt. Als Stellgröße
dafür fungiert die Achsverlagerung der Tragwalze 3. Über
diese kann die Linienkraft im ersten Wickelspalt konstant gehalten
werden. Die 1c verdeutlicht in schematisiert
vereinfachter Darstellung das Absenken der zweiten Tragwalze 3 und
die sich dabei einstellenden Kraftverhältnisse in den Wickelspalten 12 und 13,
insbesondere die Auflagekräfte FA2 und
FA3. Die 1d und 1e verdeutlichen
die Kraftverteilung in den einzelnen Wickelspalten 12 und 13 zwischen
den Tragwalzen 2 und 3 und dem Wickel 5 beim
weiteren Absenken. Daraus ist ersichtlich, dass die Auflagekraft
FA3 sich gegenüber der Auflagekraft
FA2 mit zunehmender Wickelgröße 5 vergrößert,
während die Auflagekraft FA2 nahezu
konstant gehalten wird.
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1f verdeutlicht
anhand eines Diagrammes die Kräfteverhältnisse
im ersten Wickelspalt in Abhängigkeit von der Durchmesseränderung
der Wickelrolle. Aufgetragen sind hier die Kraft FLD mit
der die Belastungswalze gegen die Leerhülse gedrückt wird
und bis zum Erreichen eines vordefinierten Wickeldurchmessers so
geregelt wird, dass diese ansteigt und danach absinkt. Die sich
daraus ergebende Streckenlast FLalt ist
ebenfalls aufgetragen. Die Kennlinie FLneu verdeutlicht
die Verhältnisse bei der erfindungsgemäßen
Lösung mit konstanter Streckenlast über den gesamten
Wickelprozess. Die Kennlinie G verdeutlicht die Zunahme des Rollengewichtes
während des Wickelvorganges.
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Bezüglich
der Verstellbarkeit der zweiten Tragwalze 3 bestehen eine
Mehrzahl von Möglichkeiten. Diese wird dabei um den Außenumfang 14 der ersten
Tragwalze 2 bewegt. Dazu sind der Tragwalze 3 Mittel 16 zur
Achsverlagerung zugeordnet, umfassend eine Stelleinrichtung 18.
Die Bewegung erfolgt vorzugsweise immer derart, dass die Linienkraft
und damit die Auflagekraft FA2 für
den Wickel im Spalt 12 konstant ist. Für die Realisierung
der Verschiebung beziehungsweise Bewegung der zweiten Tragwalze 3 hinsichtlich
der Achse L3 in einem Abstand a zur Achse
L2 bestehen eine Mehrzahl von Möglichkeiten. Diese
kann durch Überlagerung linearer, vertikaler und horizontaler
Bewegungen oder aber als eine reine Schwenkbewegung realisiert werden.
Vorzugsweise erfolgt die Bewegung um den Außenumfang 14 der
Tragwalze 2 auf einer Kreisbahn, wobei gemäß einer
besonders vorteilhaften Ausführung die Bewegung der Achse
L3 durch Verschwenken um die Achse L2 der ersten Tragwalze 2 erfolgt.
In diesem Fall, wie in der 2 in schematisiert
stark vereinfachter Darstellung wiedergegeben, sind die Mittel 16 zur
Achsverlagerung der zweiten Tragwalze 3 derart ausgeführt,
dass vorzugsweise die Achse L3 an einer Führungseinrichtung 17 gelagert
ist, die wiederum schwenkbar beziehungsweise verdrehbar um die Achse
L2 an der ersten Tragwalze 2 gelagert
ist. In diesem Fall erfolgt immer eine genaue achsparallele Zuordnung
der Achsen L2 und L3 zueinander.
Die Achsverlagerung erfolgt durch eine reine Schwenkbewegung. Aufgrund
der Verschwenkung direkt um die als Schwenkachse S fungierende Lagerachse
L2 ist der Abstand zwischen den Tragwalzen 2 und 3 immer
gleich. Diese Lösung ermöglicht eine einfache Anpassung,
insbesondere Erhöhung der Linienkraft an der Tragwalze 3 bei
größer werdendem Wickel 5. Dabei verdeutlicht
die 2 beispielhaft zwei theoretische Stellungen der
Tragwalzen 2, 3 zueinander. Die erste ist mit I bezeichnet
und verdeutlicht die Stellung der Tragwalze 3 zu Beginn
des Wickelvorganges, das heißt, die Anordnung der Lagerachsen
L2 und L3 der beiden
Tragwalzen 2 und 3 in einer horizontalen Ebene.
Die durch eine unterbrochene Linie dargestellte Ausführung
verdeutlicht die Lage der Lagerachse L3 der
zweiten Tragwalze 3 nach dem Verschwenken um einen vordefinierten
Schwenkwinkel a. Daraus ist ersichtlich, dass der Abstand a zwischen
den Achsen konstant ist. Zur Verschwenkung ist der Führungseinrichtung 17 eine
Stelleinrichtung 18 zugeordnet. Diese kann beliebig ausgeführt
sein. Vorzugsweise werden hydraulische oder pneumatische oder mechanisch
betätigbare Stelleinrichtungen oder eine Kombination aus
diesen gewählt. Vorzugweise ist der Stellweg der Stelleinrichtung 18 begrenzt,
zumindest in der Hinsicht, dass die Ausgangsposition I immer
die horizontale Lage der Lagerachse L3,
das heißt eine Anordnung in einer Ebene zur Lagerachse
L2 beinhaltet. Ein Verschwenken über
die Lagerachse L2 hinaus ist somit nicht
möglich. Dazu ist beispielsweise eine Verstellwegbegrenzung 19 in
Form eines Anschlages vorgesehen. Zur Verbesserung der Flächenpressung
im Spalt 13 kann die Walze 3 auch mit einem elastischen
Mantel versehen sein.
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Verdeutlicht
die 2 eine besonders vorteilhafte Möglichkeit,
bei welcher die Schwenkachse S mit der Lagerachse L2 der
ersten Tragwalze 2 zusammenfällt, zeigt die 3 eine
theoretisch weitere Möglichkeit, bei welcher die Lagerachse
L2 quasi exzentrisch zur Schwenkachse S
für L3 angeordnet ist. Auch hier
erfolgt vorzugsweise ein Verschwenken um den Umfang der ersten Tragwalze 2.
Das heißt, es findet auch hier eine Bewegung statt, die
einen Kreisbogen beschreibt, bezogen auf den Außenumfang
der ersten Tragwalze 2, welche jedoch durch eine Richtungskomponente
jeweils in vertikaler Richtung und in horizontaler Richtung in Richtung
zur oder weg von der ersten Tragwalze 2 gerichtet ist. Auch
ist eine entsprechende Stelleinrichtung 18 vorgesehen.
Die Tragwalze 3 ist dazu beispielsweise am Maschinengestell,
insbesondere dem Gestell der Wickelvorrichtung 1, gelagert
und wird über die Stelleinrichtung 18 bewegt und
auch hier kann diese mit einer Stellwegbegrenzung versehen sein.
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Die 4 verdeutlicht
eine weitere Ausführung, bei welcher die Verstellbewegung
der zweiten Tragwalze 3 nicht durch eine reine Verschwenkbewegung
um eine Schwenkachse S erfolgt, sondern durch eine Überlagerung
einer horizontalen und einer vertikalen Bewegung, welche durch Pfeile
verdeutlicht sind. Auch hier wird vorzugsweise eine Bewegung der
Tragwalze 3 derart stattfinden, dass die zweite Tragwalze
um den Außenumfang 14 der ersten Tragwalze 2 bewegt
wird, wobei der Abstand in axialer Richtung zwischen den Achsen
L2 und L3 sich eher
verkleinert. Die Horizontal- und Vertikalbewegung wird über
entsprechende Führungseinrichtungen, insbesondere Gleitführungen,
realisiert werden, wobei die eine vorzugsweise an der anderen verstellbar
geführt ist.
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5 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung eine weitere Ausführung,
bei welcher die Verstellbewegung der zweiten Tragwalze 3 über
eine Schwinge 21 realisiert wird. Die Schwinge 21 ist
schwenkbar um eine Schwenkachse S gelagert. Auf der Schwinge 21 sind
beide Tragwalzen 2, 3 drehbar gelagert. Die Schwenkachse
S ist dabei derart angeordnet, dass diese in der Neutralstellung unterhalb
der Achsen L2 und L3 liegt.
Bei Verschwenken werden beide Tragwalzen in ihrer Stellung verändert,
wobei jedoch der Wickelspalt an der zweiten Tragwalze 3 immer
unterhalb des an der ersten Tragwalze 2 sich ausbildenden
Wickelspaltes ist. Vorzugsweise wird der Abstand zwischen Schwenkachse
S und der Lagerachse L2 der ersten Tragwalze 2 möglichst
gering gewählt, so dass nur eine geringfügige
Verlagerung der ersten Tragwalze 2 erfolgt. Diese wird
angehoben und die zweite Tragwalze 3 wird beim Verschwenken
abgesenkt.
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Die 6 verdeutlicht
noch einmal anhand eines Signalflussbildes eine Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches über
eine Steuer- und/oder Regelvorrichtung gesteuert/geregelt werden
kann. Dazu wird bei Beginn des Wickelvorganges die zweite Tragwalze 3 gegenüber
der ersten ortsfesten Tragwalze 2 derart positioniert,
dass beide ein horizontales Wickelbett 4, das heißt
Auflageflächen beziehungsweise Wickelspalte 13 und 12 bilden,
die in einer horizontalen Ebene liegen. Dies entspricht der Position I der
zweiten Tragwalze 3. Die Belastungswalze 8 ist
in diesem Zustand derart angeordnet, dass diese vorzugsweise mittig,
das heißt mit ihrer Achsmitte auf der Vertikalen zur Mittellinie der
Wickelhülse, anliegt. Der Wickelvorgang wird gestartet.
Dabei erfolgt eine Verlagerung der Belastungswalze 8 entlang
des Außenumfanges 11 mit Zunahme des entstehenden
Wickels 5. Wird eine vordefinierte Größe,
insbesondere vordefinierte Durchmesser Ddefiniert des
Wickels 5 charakterisierende Größe ermittelt,
wird ab diesem Punkt die zweite Tragwalze 3 in ihrer Position
gegenüber der ersten Tragwalze 2 abgesenkt, vorzugsweise
um den Außenumfang 14 der ersten Tragwalze 2 verschwenkt.
Die Verstellbewegung ist dabei eine Funktion des Wickeldurchmessers
beziehungsweise des sich daraus ergebenden theoretischen Zuwachses
der Auflagekraft FA2 an der ersten Tragwalze 2,
der ausgeglichen werden muss. Daher wird eine Stellgröße
Y berechnet, welche als Funktion eines Zuwachses des Wickels 5, insbesondere
des Durchmessers D ermittelt wird, und die Stelleinrichtung 18 angesteuert.
Die Verstellung wird solange bewirkt, bis die maximale Wickelgröße
Dmax erreicht ist. Dann wird der Wickelvorgang beendet.
Die Wickelvorrichtung 1 kann neu bestückt werden
und die Tragwalze 3 ist wieder in die Funktionsstellung
I zu verbringen. Dies kann vor Beginn des nächsten Wickelvorganges
oder aber gleich nach Entfernen des Wickels 5 erfolgen.
Daher ist zu Beginn des Wickelvorganges zu prüfen, ob Funktionsstellung
I für Tragwalze 3 eingestellt ist. Um einen Anstieg
mit nachherigem Absinken der Auflagekräfte und damit Linienkräfte
FA2 im Wickelspalt 12 zu vermeiden,
ist das Wickelbett 4 im Funktionszustand I vorzugsweise
durch eine Verbindungsebene zwischen den Auflagebereichen an den
Tragwalzen 2, 3 charakterisiert, die in einer
horizontalen Ebene liegt. Bei der, die Änderung des Wickels 5 wenigstens
mittelbar charakterisierenden Größe kann es sich
um den Durchmesser D selbst, eine die Wickelgeschwindigkeit charakterisierende
Größe, beispielsweise die Drehzahl n der ersten
Tragwalze 2 handeln. Wenigstens mittelbar bedeutet, dass
diese Größen in direktem oder funktionalem Zusammenhang
mit der zu ermittelnden Größe stehen.
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- 1
- Wickelvorrichtung
- 2
- Erste
Tragwalze
- 3
- Zweite
Tragwalze
- 4
- Wickelbett
- 5
- Wickel
- 6
- Faserstoffbahn
- 7
- Hülse
- 8
- Belastungswalze
- 9
- Stelleinrichtung
- 10
- Traverse
- 11
- Außenumfang
des Wickels
- 12
- Spalt
- 13
- Spalt
- 14
- Außenumfang
der ersten Tragwalze
- 15
- Außenumfang
der zweiten Tragwalze
- 16
- Mittel
zur Achsverlagerung
- 17
- Führungseinrichtung
- 18
- Stelleinrichtung
- 19
- Stellwegbegrenzung
- 20
- Lenker
- 21
- Schwinge
- A
- Schwenkwinkel
- L2
- Achse
- L3
- Achse
- FA2
- Auflagekraft
- FA3
- Auflagekraft
- D
- Durchmesser
- E2,3
- Ebene
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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