-
Die
Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung, insbesondere Stützwalzenwickelvorrichtung
zum Aufwickeln einer Materialbahn insbesondere Papier-, Karton-
oder Tissuebahn auf eine sich an einer zentralen Stützwalze
unter Ausbildung eines Wickelspaltes abstützenden und über
eine Stelleinrichtung anpressbare Wickelhülse unter Ausbildung
einer Wickelrolle mit Mitteln zur Unterstützung des Anwickelvorganges
beim Überführen eines vorderen Materialbahnendes
an die Wickelhülse.
-
Wickelvorrichtungen,
insbesondere in Form von Stützwalzwickelvorrichtungen,
sind in verschiedenen Ausführungen aus dem Stand der Technik
vorbekannt. Dabei werden aus einer Materialbahn erzeugte Teilmaterialbahnen
vorzugsweise auf jeweils eine Wickelhülse zu einer Wickelrolle
aufgewickelt, die sich unter Ausbildung eines Wickelspaltes an einer
antreibbaren Stützwalze abstützt. Die Wickelhülse
wird dabei an einer Trag- und/oder Führungseinrichtung
geführt, umfassend in der Regel zwei beidseitig der Wickelhülse
angeordnete und in diese einfahrbare, drehbar gelagerte Führungs-
beziehungsweise Spannköpfe. Derartige Wickelvorrichtungen können
in online- oder offline-Bauweise zu einer Maschine zur Herstellung
von Faserstoffbahnen angeordnet werden.
-
Aus
der Druckschrift
WO
98/52858 A1 ist eine Ausführung einer Wickelvorrichtung
vorbekannt, umfassend eine Stützwalze, an welcher die Wickelrolle
unter Ausbildung eines Wickelspaltes anliegt. Die Materialbahn wird
dabei auf einen festen Kern oder Tambour aufgewickelt und entsprechend
der Durchmesserzunahme der Druck geregelt von der Anpresstrommel
weggeführt. Bei einem Wechsel der Materialbahn auf einen
neuen Tambour wird oberhalb des ersten Wickelspaltes dieser an die
Anpresstrommel angelegt und durch Freigabe der Bahnspannung beziehungsweise
einer Bahnumschlingung für die Materialbahn gezwungen,
sich auf den neuen Tambour aufzuwickeln. Dabei gestaltet sich der
Anwickelvorgang nach einem Wechsel des Tambours beziehungsweise
der Wickelhülse häufig nicht ganz ideal, was sich
in einer Verlängerung der Wechselzeiten niederschlägt.
Probleme bereitet die Übernahme der Materialbahn durch
die Wickelhülse und ferner die Gewährleistung
des faltenfreien Anliegens einer häufig sehr breiten aufzuwickelnden
Materialbahn an der Wickelhülse.
-
Zur
Realisierung eines verbesserten Wechsels einer aufgewickelten Wickelrolle
und einer Wickelhülse sowie des Anwickelvorganges ist es
gemäß
DE 20 2006 017 029 U1 vorgesehen, die einzelnen
Wickelhülsen mit einer Perforation zu versehen, die auf
eine zumindest zeitweise besaugbare und perforierte Expansionswickelwelle
derart aufbringbar ist, vorzugsweise aufschiebbar, dass mehrere,
vorzugsweise alle Perforationen der Wickelhülse mit denen
der Expansionswickelwelle zumindest teilweise überlappend
angeordnet sind. Die dadurch erfolgende Innenbesaugung der Wickelhülse
bedingt, dass die vorderen Bahnenden der Materialbahn in Führungsrichtung
dieser sicher aufgenommen und ausreichend an der Wickelhülse
fixiert werden, wodurch der Rollenwechsel bei merklich reduzierten
Wechselzeiten insgesamt prozesssicherer vollzogen werden kann. Ein
wesentliches Problem stellt auch hier die faltenfreie Übernahme
der Materialbahn an der Wickelhülse dar.
-
Aus
DE 87 15 861 U1 ist
ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufwickeln von Materialbahnen,
insbesondere Folien auf eine Wickelhülse vorbekannt, bei
welchem durch Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen Wickelhülse
und aufzuwickelnder Materialbahn ein Anhaften des vorderen Bahnendes
an der Oberfläche der Wickelhülse erzeugt wird.
Die elektrostatische Aufladung ist derart bemessen, dass diese für
eine Umdrehung der Wickelhülse ausreicht. Bezüglich
der Unterstützung des Wickelvorganges mittels elektrostatischer
Aufladung wird ferner auf „
Robert T. Wettermann: „Electrostatically
assisted core starts on automatic winders", Tappi Journal
Vo. 76, No. 11, S. 231–237” verwiesen.
-
In
Wickelvorrichtungen in Form von Tragwalzenwickelvorrichtungen, die
durch die Abstützung des Gewichtes der Wickelrolle an zwei
parallel zueinander angeordneten rotierbaren Tragwalzen charakterisiert
sind, ist es ferner bekannt, die Zuführung des vorderen
Materialbahnendes mittels Blasluft zu unterstützen.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wickelvorrichtung
in Form einer Stützwalzenwickelvorrichtung der eingangs
genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine sichere Anwicklung
eines vorderen Materialbahnendes an einer leeren Wickelhülse
und ein wirksames, sanftes und ruckfreies Anhaften an dieser bei
Verdrehung in Umfangsrichtung frei von den Nachteilen bekannter
Ausführungen mit Unterstützung durch Kleberänder
oder Klebbänder gewährleistet wird. Die erfindungsgemäße
Lösung soll ferner zur kontinuierlichen Aufwicklung von
Materialbahnen beim Einsatz der Wickelvorrichtung in Rollenschneidmaschinen
geeignet sein, wobei die Lösung nach Möglichkeit
durch einen geringen steuerungstechnischen und konstruktiven Aufwand
charakterisiert sein soll.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale
des Anspruches 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Eine
Wickelvorrichtung, insbesondere Stützwalzenwickelvorrichtung
zum Aufwickeln einer Materialbahn insbesondere Papier-, Karton-
oder Tissuebahn auf eine sich an einer zentralen Stützwalze
unter Ausbildung eines Wickelspaltes abstützende und über
eine Stelleinrichtung anpressbare Wickelhülse unter Ausbildung
einer Wickelrolle mit Mitteln zur Unterstützung des Anwickelvorganges
beim Überführen eines vorderen Materialbahnendes
an die Wickelhülse ist erfindungsgemäß dadurch
charakterisiert, dass die Mittel zur Unterstützung des
Anwickelvorganges zwei separate Einrichtungen, eine Einrichtung
zur Erzeugung einer gerichteten Strömung eines Strömungsmediums
zur Unterstützung der Führung, insbesondere Überführung
der Materialbahn und eine weitere zweite Einrichtung zur Unterstützung
des Anhaftens der Materialbahn an der Wickelhülse umfassen.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung ist frei von Maßnahmen
an der Wickelhülse und der diese abstützenden
Welle, welche in der Regel relativ schwer zugänglich und
konstruktiv aufwendig sind. Die Einrichtungen zur Erzeugung der
Potentialdifferenz und zur Erzeugung einer gerichteten Strömung
eines Strömungsmediums können dabei in Abhängigkeit der
aufzuwickelnden Materialbahnen sowie der Randbedingungen des entsprechenden
Wickelprozesses, insbesondere der Anordnung der Wickelhülse
sowie deren Ausgestaltung in optimaler Weise in der Vorrichtung
frei angeordnet werden. Aufgrund der Funktionstrennung können
die einzelnen Einrichtungen einfacher gestaltet werden.
-
In
einer besonders vorteilhaften Ausführung sind die Einrichtung
zur Erzeugung einer gerichteten Strömung eines Strömungsmediums
zur Unterstützung der Überführung der
Materialbahn und die weitere zweite Einrichtung zur Unterstützung
des Anhaftens der Materialbahn an der Wickelhülse zumindest schaltbar,
d. h. diese können bei Bedarf aktiviert und deaktiviert
werden. In einer Weiterentwicklung sind die einzelnen Einrichtungen
vorzugsweise einzeln ansteuerbar und hinsichtlich der Intensität
ihrer Wirksamkeit steuerbar. So kann die Unterstützung
bei der Überführung an unterschiedliche Materialbahnarten, insbesondere
unterschiedliche Dicken und Flächengewichte in optimaler
Wiese und energiesparend angepasst werden.
-
Die
einzelnen Einrichtungen zur Erzeugung einer gerichteten Strömung
eines Strömungsmediums zur Unterstützung der Überführung
der Materialbahn und zur Unterstützung des Anhaftens der
Materialbahn an der Wickelhülse können in Reihe
geschaltet sein, d. h. diese werden nacheinander an der Materialbahn
wirksam. In einer alternativen Ausführung sind beide Einrichtungen
parallel geschaltet, d. h. diese werden gleichzeitig an der Materialbahn wirksam,
wodurch sich deren Wirkungen in vorteilhafter Weise überlagern
können.
-
Die
Einrichtung zur Erzeugung der gerichteten Strömung zur
Unterstützung der Überführung der Materialbahn
an die Wickelhülse ist in Durchlaufrichtung der aufzuwickelnden
Materialbahn in vorteilhafter Weise derart angeordnet und ausgerichtet,
dass diese in Materialbahnführungsrichtung dem Wickelspalt
unmittelbar nachgeordnet an der Materialbahn wirksam ist. Diese
ist ferner vorzugsweise derart angeordnet und ausgerichtet, dass
diese in Umfangsrichtung der Wickelhülse der Stelleinrichtung
vorgeordnet an der Materialbahn wirksam ist. Dadurch wird eine sichere Überführung
des vorderen Materialbahnendes in Richtung zum Außenumfang
der Wickelhülse möglich. Indem die Einrichtung
unmittelbar am Austritt des Wickelspaltes an der Materialbahn wirksam
wird, bewirkt diese eine Ablösung von der Stützwalze
und sofortige Auslenkung des Materialbahnendes in die gewünschte
Richtung.
-
Durch
die geeignete Anordnung und Abstimmung der Betriebsweise der beiden
Einrichtungen ist es erfindungsgemäß ferner möglich,
die Materialbahn frei von Störungen und einer Faltenbildung
sicher und gleichmäßig über die Breite
betrachtet zur Wickelhülse zur führen, so dass
die Materialbahn, insbesondere das den Anfang der Materialbahn charakterisierende
vordere Bahnende, ohne Störungen sicher zur Wickelhülse
geleitet wird.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung beinhaltet zwei
Grundvarianten, die sich im Wesentlichen in der Ausführung
und Anordnung der zweiten Einrichtung zur Unterstützung
des Anhaftens der Materialbahn, insbesondere des Materialbahnendes
an der Wickelhülse unterscheiden und optional miteinander
kombinierbar sind.
-
Gemäß der
ersten Ausführung ist die Einrichtung zur Unterstützung
des Anhaftens als Einrichtung zur Erzeugung einer Potentialdifferenz
zwischen der Materialbahn und der Wickelhülse ausgebildet.
Diese kann beispielsweise als Ionisierungseinrichtung ausgebildet
sein, umfassend zumindest einen Generator zur Erzeugung einer elektrostatischen
Aufladung der Materialbahn und/oder der Wickelhülse oder
als Vorrichtung zur Erzeugung einer Coronaentladung. Zur optimalen
Wirkungsweise bei vergleichbar geringem Energieeinsatz beträgt
der Abstand der Einrichtung zur Erzeugung einer Potentialdifferenz
zwischen der Materialbahn und der Wickelhülse senkrecht
zur Materialbahn oder der Oberfläche der Wickelhülse ≤ 100 mm,
besonders bevorzugt 10 bis 80 mm, ganz besonders bevorzugt 20 bis
50 mm.
-
Die
anzulegende Spannung an der Einrichtung zur Erzeugung einer Potentialdifferenz
zwischen der Materialbahn und der Wickelhülse wird > 5 kV, vorzugsweise
im Bereich von 10 bis 25 kV, ganz bevorzugt im Bereich 15 bis 20
kV gewählt.
-
Die
Stelleinrichtung zur Erzeugung einer entsprechenden Kraft im Wickelspalt
zwischen der Hülse beziehungsweise der Wickelrolle und
der Stützwalze umfasst in der Regel zumindest eine, vorzugsweise
ein Paar von Andruckrollen, die am Außenumfang der Wickelhülse
beziehungsweise bei aufgewickelter Materialbahn der Wickelrolle
wirksam werden und über die die Kraft im Wickelspalt einstellbar
ist. Erfindungsgemäß ist dabei die Einrichtung
zur Erzeugung einer Potentialdifferenz und die Einrichtung zur Erzeugung
einer gerichteten Strömung in Bahnführungsrichtung
dem Wickelspalt nachgeordnet und derart gegenüber der Wickelhülse
angeordnet und ausgerichtet, dass diese an der aus dem Wickelspalt heraustretenden
Materialbahn an der vorher von der Stützwalze gestützten
Seite wirksam sind.
-
Für
die Anordnung der Einrichtung zur Erzeugung der Potentialdifferenz
ergeben sich grundsätzlich zwei Möglichkeiten.
Eine erste Möglichkeit ist dadurch charakterisiert, dass
diese an der Wickelhülse wirksam wird. Eine zweite vorteilhafte
Lösung ist dadurch charakterisiert, dass diese direkt an
der Materialbahn wirksam wird. Beide dienen jedoch dazu, eine Potentialdifferenz
zwischen Materialbahn und Wickelhülse zu erzeugen. Im einfachsten
Fall umfasst dazu die Einrichtung eine Ionisierungseinrichtung,
das heißt eine Einrichtung zur Erzeugung einer elektrostatischen
Aufladung zwischen Materialbahn und Wickelhülse.
-
Die
Anordnung der Einrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Strömung
und der Einrichtung zur Erzeugung einer Potentialdifferenz kann
derart erfolgen, dass diese entweder in Wirkungsrichtung einander
in Reihe geschaltet sind oder aber parallel. Die erste Möglichkeit
bietet den Vorteil, dass die beiden in optimaler Weise in der Wickelvorrichtung
angeordnet werden können und ferner in ihrer Funktionsweise
aufeinander abgestimmt an der entsprechenden Oberfläche
der Materialbahn oder der Wickelhülse wirksam werden können.
Insbesondere bietet dabei die erste Möglichkeit den Vorteil,
dass auch bei hintereinander in Reihe geschalteter Anordnung die
Einrichtung zur Erzeugung der Potentialdifferenz frei der Hülse
oder aber der Materialbahn zuordenbar ist. Die zweite Möglichkeit
der parallelen Anordnung bietet den Vorteil, dass die Wirkung beider
einander unmittelbar überlagert eingesetzt werden kann
und dadurch aufgrund der Wirkungsüberlagerung beide kleiner
dimensioniert werden können.
-
Die
Anordnung nacheinander kann dabei derart erfolgen, dass entweder
die Ionisierungseinrichtung der Einrichtung zur Erzeugung der gerichteten
Strömung vorgeordnet oder aber nachgeordnet ist. Gemäß einer
ersten Ausführung erfolgt die Anordnung nachgeordnet.
-
In
einer besonders vorteilhaften Ausführung kann zusätzlich
oder aber gemäß der zweiten Grundausführung
alternativ als zweite Einrichtung hinter den Andruckrollen eine
weitere Einrichtung zur Unterstützung der Führung
der Materialbahn, insbesondere in Form einer Blaseinrichtung vorgesehen werden,
so dass die Führung der Materialbahn, insbesondere des
Materialbahnanfanges an der Wickelhülse nahezu über
den gesamten Führungsbereich unterstützend erfolgen
kann. Diese Lösung bietet den Vorteil, dass beide Einrichtungen
eine gemeinsame Strömungsmedienversorgung nutzen können, wobei
als Medium vorzugsweise Luft verwendet wird und diese leicht steuerbar
sind.
-
Die
Einrichtung zur Erzeugung einer gerichteten Strömung eines
Strömungsmediums zur Unterstützung der Überführung
und/oder die weitere Einrichtung zur Erzeugung einer gerichteten
Strömung eines Strömungsmediums zur Unterstützung
der Führung der Materialbahn sind vorzugsweise in einem
der Abstand zum Wickelspalt im Bereich von 10 ≤ x ≤ 250
mm, besonders bevorzugt von 10 bis 100 mm, ganz besonders bevorzugt
10 bis 80 mm angeordnet. Diese umfassen zumindest eine Blasdüse, die
derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass diese einen Mediumstrom
erzeugt, der in einem Winkel im Bereich von > 0 ≤ 60 Grad, besonders bevorzugt 10
bis 55 Grad, ganz besonders bevorzugt 40 bis 50 Grad gegenüber
einer Tangente zur Stützwalze im Wickelspalt ausgerichtet
ist.
-
Die
einzelnen Einrichtungen zur Erzeugung einer gerichteten Strömung
eines Strömungsmediums zur Unterstützung der Überführung
und/oder die weitere Einrichtung zur Unterstützung der
Anhaftung erstrecken sich vorzugsweise zumindest über einen Teilbereich
der Breite der Materialbahn beziehungsweise der Stützwalze.
-
Die
erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend
anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes
dargestellt:
-
1a und 1b verdeutlichen
in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer
erfindungsgemäß ausgebildeten Wickelvorrichtung
in zwei Ansichten;
-
2 verdeutlicht
anhand eines Ausschnittes gemäß 1a in
schematisiert vereinfachter Darstellung eine besonders vorteilhafte
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Aufwickeln von Materialbahnrollen;
-
3a bis 3c verdeutlichen
in schematisiert stark vereinfachter Darstellung grundlegende Anordnungsmöglichkeiten
der einzelnen Einrichtungen zur Ausführung der einzelnen
Verfahrensschritte;
-
4 verdeutlicht
beispielhaft eine zweite Grundausführung der erfindungsgemäßen
Lösung;
-
5 verdeutlicht
die Funktionsweise einer Ionisierungseinrichtung.
-
Die 1a und 1b verdeutlichen
in schematisiert stark vereinfachter Darstellung anhand zweier Ansichten
den Aufbau einer Wickelvorrichtung 1 in Form einer Stützwalzenwickelvorrichtung 2 zum
Aufwickeln zumindest einer Materialbahn M, insbesondere nach einer
Durchtrennung einer Ausgangsmaterialbahn MG durch Längsschneiden
in mehrere Materialbahnen M1, M2. Bei der Ausgangsmaterialbahn MG
handelt es sich vorzugsweise um eine Faserstoffbahn F, insbesondere
in Form einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn. Die Wickelvorrichtung 1 umfasst
eine Stützwalze 3 und zumindest eine an dieser
ausgebildete Wickelstation 4a. Die Funktion der Stützwalze 3 besteht
in der Abstützung einer Wickelrolle 6 beim Aufwickeln
der Materialbahn M1 auf eine Wickelhülse 7a unter
Ausbildung eines Wickelspaltes 9a. Die Stützwalze 3 ist
vorzugsweise antreibbar. Der Antrieb wird in besonders vorteilhafter Weise über
einen Zentrumsantrieb realisiert. Dieser ist im Bereich der Längsachse 13 der
Stützwalze 3 angeordnet und bewirkt eine Verdrehung
um diese. Dabei können an der Stützwalze 3 zumindest
eine, beispielhafte wie in 1a dargestellt
auch zwei oder mehrere derartige Wickelstationen 4a, 4b vorgesehen
werden. Die sich in den einzelnen Wickelstationen 4a, 4b an
der Stützwalze 3 abstützenden Wickelrollen 6a und 6b bilden
mit der Stützwalze 3 Wickelspalte 9a und 9b.
Zur Verdeutlichung der einzelnen Lagen und Richtungen wird ein Koordinatensystem
eingeführt, wobei die X-Richtung die Durchlaufrichtung
der Materialbahn M1, M2 durch die Wickelvorrichtung 1 beschreibt,
welche gleichzeitig der Maschinenrichtung entspricht, während
die Y-Richtung die Breitenrichtung der Wickelvorrichtung 1 wiedergibt,
welche quer zur X-Richtung ausgerichtet ist und die Z-Richtung die
Höhenrichtung beschreibt.
-
Die 1a verdeutlicht
dabei eine Ansicht in der XZ-Ebene, während 1b eine
Ansicht der Wickelstation 4a in einer Ansicht von links
gemäß 1a, insbesondere
der YZ-Ebene der Wickelvorrichtung 1 auf die Wickelrolle 6a wiedergibt.
-
Vor
der Stützwalze 3 wird die Ausgangsmaterialbahn
MG, welche zu trennen und danach in Form einzelner Teilbahnen aufzuwickeln
ist, von einer Längsschneideinrichtung 5 in mindestens
zwei, vorzugsweise mehrere Materialbahnen M1, M2 unterteilt. Jede
dieser Materialbahnen M1, M2 wird dabei von der Stützwalze 3 zu
einer der Wickelstationen 4a oder 4b geführt,
in welcher diese zu Wickelrollen 6a und 6b um
eine Wickelhülse 7a beziehungsweise 7b aufgewickelt
werden. Die beiden Wickelstationen 4a und 4b sind
in Umfangsrichtung der Stützwalze 3 betrachtet
zueinander versetzt am Außenumfang 16 dieser,
jedoch in Breitenrichtung der Stützwalze 3 betrachtet
nebeneinander angeordnet. Insbesondere bei Ausgangsmaterialbahnen
MG sehr großer Breite und der erforderlichen Unterteilung
in entsprechend viele einzelne Materialbahnen M1 bis Mn geringerer Breite
erfolgt eine Anordnung in Breitenrichtung, das heißt Y-Richtung
nebeneinander, so dass nach der Unterteilung die einzelnen Materialbahnen
M1 bis Mn vollständig auf einfache Art und Weise an einer
Stützwalze 3 gewickelt werden können.
-
Die
einzelne Wickelstation, hier beispielhaft die Wickelstation 4a umfasst
dazu zumindest eine Trag- und/oder Lagereinrichtung 8a für
die Wickelrolle 6a. Die Wickelrolle 6a bildet
mit der Stützwalze 3 einen Wickelspalt 9a.
Dieser ist durch die Lage der Wickelrolle 6a gegenüber
der Stützwalze 3 hinsichtlich der im Wickelspalt 9a wirkenden
Kraft variierbar. Dies gilt in Analogie auch für die Wickelstation 4b.
-
Gemäß 1b wird
dazu die einzelne Wickelrolle 6a beidseits ihrer Endbereiche
in Breitenrichtung betrachtet über Tragelemente 10.1, 10.2 gelagert.
Die Tragelemente 10.1, 10.2 sind quer zur Materialbahndurchlaufrichtung,
das heißt parallel zur Längsachse 13 der
Stützwalze 3 verschiebbar geführt, vorzugsweise verfahrbar.
An diesen ist zumindest jeweils ein in die Wickelhülse 7a einbringbarer Führungs-
beziehungsweise Spannkopf 11.1, 11.2 drehbar gelagert.
Die Führungsköpfe 11.1 und 11.2 sind
in der Lage, das Gewicht der Wickelrolle 6a beim Aufwickeln
ganz oder teilweise zu tragen. Über die Trag- und/oder
Lagereinrichtung 8a sind die Führungs- beziehungsweise
Spannköpfe 11.1, 11.2 in ihrer Lage in
radialer Richtung um den Umfang der Stützwalze 3 verschiebbar
gelagert, ferner drehbar. Die Führungsköpfe 11.1, 11.2 tragen
dabei beim Aufwickeln das Gesamtgewicht der Wickelrolle 6a.
Die Wickelrolle 6a wird von einer Stelleinrichtung 12a beim
Aufwickeln mit der für die gewünschte Wickelqualität
erforderlichen Anpresskraft gegen die Stützwalze 3 gedrückt
und von dieser verdreht. Die Stelleinrichtung 12a umfasst
im einfachsten Fall am Außenumfang 20 der Wickelhülse 7a und
bei Entstehung der Wickelrolle 6a an dieser wirksam werdende Andruckrollen 19.
-
Über
die Führungsköpfe 11.1, 11.2 wird
die Wickelhülse 7a in ihrer Lage fixiert und zentriert.
Dabei wird am Beispiel der Wickelstation 4a die Materialbahn
M1 in Umfangsrichtung der Stützwalze 3 um einen
Teilbereich von deren Außenumfang 16 geführt,
der durch einen Umschlingungswinkel γ beschreibbar ist.
Zur Unterstützung eines Anwickelvorganges bei der Zuführung
einer Materialbahn, beispielsweise M1 zur Wickelstation 4a,
sind Mittel 14 zur Unterstützung der Führung
eines vorderen Bahnendes 13 der Materialbahn M1 vorgesehen,
welche eine Übernahme des vorderen Bahnendes 13 der Materialbahn
M1 durch die Wickelhülse 7a ermöglichen.
Die Mittel 14 können vielgestaltig ausgeführt sein,
wobei erfindungsgemäß die Mittel 14 direkt
zur Beeinflussung der Bahnführung ausgebildet sind. Diese
umfassen dazu eine erste Einrichtung 17 zur Erzeugung einer
gerichteten Strömung eines Mediums zur Unterstützung
der Führung der Materialbahn M1 beziehungsweise dem vorderen
Bahnende 13 während der Anwickelphase um den Außenumfang 20 der
Wickelhülse 7a und eine weitere zweite Einrichtung 30 zur
Unterstützung und Verstärkung des Anhaftens des
vorderen Bahnendes 13 der Materialbahn M1 an der Wickelhülse 7a,
hier gemäß einer ersten besonders vorteilhaften
Ausführung in Form einer Einrichtung 15 zur Erzeugung
einer Potentialdifferenz zwischen der aufzuwickelnden Materialbahn M1
beziehungsweise dem vorderen Bahnende 13 und dem Außenumfang 20 der
Wickelhülse 7. Das vordere Bahnende 13 entspricht
nach Durchtrennung einer Materialbahn MG dem in Führungsrichtung
liegenden Anfangsbereich der Materialbahn M1. Bei der Einrichtung 17 handelt
es sich vorzugsweise um eine Blaslufteinrichtung, welche mit Umgebungsluft arbeitet.
Diese ist derart angeordnet und ausgebildet, dass diese geeignet
ist, eine materialbahnablösende Strömung an der
Stützwalze 3 am Austritt der Materialbahn M1 aus
dem Wickelspalt 9a derart zu erzeugen, dass die Materialbahn
M1 in Richtung zur Wickelhülse 7 gelenkt wird.
Andere Ausführungen sind denkbar. Entsprechend der in 1a dargestellten Ausführung
sind die Mittel 14 in Materialbahnführungsrichtung
der Stelleinrichtung 12 in Form der Anpresswalzen in Materialbahnführungsrichtung
an der Wickelhülse 7a vorgeordnet. Dies gilt ferner
für die Einrichtung 15 zur Erzeugung einer Potentialdifferenz.
Dabei ist die Einrichtung 17 zur Erzeugung einer gerichteten
Strömung derart angeordnet und ausgebildet, dass diese
einen Mediumstrom erzeugt, der an der zur Stützwalze 3 gewandten
Seite 18 der Materialbahn M1 wirksam wird. Die Anordnung
der Einrichtung 15 zur Erzeugung der Potentialdifferenz und
der Erzeugung 17 zur Erzeugung einer gerichteten Strömung
erfolgt in Durchlaufrichtung der Materialbahn M1 betrachtet zur
Wickelstation 4 dem Wickelspalt 9a nachgeordnet,
jedoch vor der Stelleinrichtung 12 in Form von an der Wickelhülse 7a wirksamen
Andruckrollen 19, die am Außenumfang 20 der
Wickelhülse 7a und später der aufgewickelten Materialbahn
M1 und damit der Wickelrolle 6a wirksam werden.
-
Die 2 verdeutlicht
anhand einer analogen Ausführung zur 1 eine
besonders vorteilhafte Anordnung und Konfiguration der einzelnen
Einrichtungen 15 zur Erzeugung einer Potentialdifferenz und
der Einrichtung 17 zur Erzeugung einer gerichteten Strömung
an einer Wickelstation 4. Erkennbar ist dabei ferner, dass
die Stützwalze 3 im Umschlingungsbereich 22 mit
der aufzuwickelnden Materialbahn M1 durch eine Saugkammer 21 charakterisiert ist,
die sich vorzugsweise über den gesamten Umschlingungsbereich 22,
der durch den Umschlingungswinkel γ charakterisiert ist,
erstreckt. Diese bewirkt eine Führung der Materialbahn
M an der Stützwalze 3, wobei diese aufgrund des über
die Saugkammer 21 angelegten Unterdrucks faltenfrei am
Außenumfang 16 der Stützwalze 3 gehalten
werden kann und die zum Wickelspalt 9, der von der Wickelhülse 7 gebildet
wird und der Stützwalze 3 geführt wird.
Ohne die in Führungsrichtung der Materialbahn M – hier
dargestellt ist das vordere Bahnende 13 – auf
den Wickelspalt 9 folgende Einrichtung 17 zur
Erzeugung einer gerichteten Strömung, würde die
Materialbahn M nach Passieren des Wickelspaltes 9 weiter
geradeaus der unterbrochenen Linie folgend laufen, das heißt
quasi tangential am Außenumfang 16 der Stützwalze 3 weitergeführt.
Durch die gerichtete Strömung, insbesondere in Form eines
Luftstromes, wird die Materialbahn M nunmehr vielmehr dazu gezwungen,
die Wickelhülse 6 zu umschlingen, so dass das
vordere Bahnende 13 nicht vom Außenumfang 20 der
Wickelhülse abhebt, sondern zwischen die Stelleinrichtung 12 und
den Außenumfang 20 der Wickelhülse 7a gelangt.
Um nunmehr auch eine unerwünschte Faltenbildung bei diesem
Vorgang zu verhindern, wird die zweite Einrichtung 30 in Form
der Einrichtung 15 zur Erzeugung einer Potentialdifferenz
wirksam, welche bewirkt, dass die Bahn auch noch hinter der Stelleinrichtung 12 an
der Wickelhülse 6 festgehalten wird. Die Einrichtungen 17 und 15 sind
hier in Reihe angeordnet und parallel oder in Reihe schaltbar. Vorzugsweise
ist ferner die Intensität der Wirkung der einzelnen Einrichtung 15, 17,
insbesondere des Luftstromes sowie Größe der Potentialdifferenz
steuerbar.
-
Die
Einrichtung 17 ist im dargestellten Fall als Blaseinrichtung
ausgebildet, umfassend vorzugsweise zumindest eine zur Materialbahn
M gerichtete und sich in Breitenrichtung erstreckende Düse 25. Dabei
können auch eine Mehrzahl von hintereinander geschalteten
Düsen vorgesehen werden, wobei über diese die
Strömung des Mediums beeinflusst wird. Die gerichtete Strömung
eines Strömungsmediums, insbesondere von Luft, ist dabei
eine Funktion der Kennwerte und Betriebsparameter der Düse 25 sowie
der Ausrichtung dieser und der Parameter am Düsenaustritt 27 für
das Medium. Erfindungsgemäß erfolgt die Anordnung
und Ausrichtung der Düse 25 der Einrichtung 17 zur
Erzeugung einer gerichteten Strömung eines Mediums hinter
dem Wickelspalt 9 auf die von der Stützwalze 3 bis
zum Wickelspalt gestützte Unterseite 18. Der Abstand
x des Düsenaustritts 27 beträgt im Bereich
zwischen 10 und 250 mm, besonders bevorzugt 10 und 100 mm, ganz
besonders bevorzugt 10 und 80 mm. Der Winkel α zwischen
einer theoretischen Verbindungslinie vom Wickelspalt 6 zum
Düsenaustritt 27 und einer Tangente an den Winkelspalt 6 an
die Stützwalze beträgt im Bereich zwischen 0 und
60 Grad, vorzugsweise 10 und 55 Grad, ganz besonders bevorzugt 40
und 50 Grad. Dadurch wird eine gerichtete Strömung gegenüber
der Oberfläche der Stützwalze 3 derart
aufgebaut, dass ein Ablösen der Materialbahn M hinter dem
Wickelspalt 9 erfolgt, indem ein Weiterlaufen der Materialbahn
M in tangentialer Richtung verhindert wird, wobei über
die auf die Oberfläche der Stützwalze 3 gerichtete
Strömung eine Art Stützschicht erzeugt wird, die
die Materialbahn M führt.
-
Für
die Anordnung der Einrichtung 15 zur Erzeugung der Potentialdifferenz
gelten in besonders vorteilhafter Weise folgende Bereiche: Der Abstand γ zwischen
dem Wickelspalt 9 und der Einrichtung 15 beträgt
im Bereich zwischen 10 und 80 mm, besonders bevorzugt 20 und 60
mm, ganz besonders bevorzugt zwischen 20 und 30 mm. Die zur Erzeugung der
Potentialdifferenz angelegte Spannung wird im Bereich zwischen 5
und 30 kV, besonders bevorzugt 10 und 25 kV, ganz besonders bevorzugt
15 und 20 kV gewählt. Je nach Ausführung und Anordnung
der Einrichtung zur Erzeugung der Potentialdifferenz 15 kann
diese entweder an der Materialbahn M oder aber der Wickelhülse 7 wirksam
werden. Die Potentialdifferenz kann durch Aufladen der Materialbahn
M gegenüber der Wickelhülse 7 und/oder
umgekehrt erzeugt werden. Die Einrichtungen 15 können
auch als Aufladegeneratoren bezeichnet werden, die als handelsübliche
Einrichtungen erwerbbar sind und durch einen relativen einfachen
Aufbau charakterisiert sind. Dabei ist die vom Aufladegenerator
erzeugte elektrostatische Aufladung der Materialbahn M und/oder
der Wickelhülse 7 ausreichend, um das in der Nähe
der Hülse befindliche vordere Bahnende 13 des
neuen Bahnabschnittes zur zugehörigen Hülse 7 hin
und zum Anhaften an dieser zu verbringen. Im einfachsten Fall umfasst
diese eine Ionisierungseinrichtung. Der Aufbau einer derartigen
Ionisierungseinrichtung ist beispielhaft in der 5 wiedergegeben.
Erkennbar ist dabei die Materialbahn M1 sowie die Einrichtung 15 zur
Erzeugung einer Potentialdifferenz in Form der Ionisierungseinrichtung 28, welche
derart gegenüber der Materialbahn M angeordnet ist, dass
diese elektrostatisch aufgeladen wird. Dazu ist es ferner erforderlich,
dass die Hülse 7, auf die die Materialbahn M1
aufgewickelt wird, geerdet beziehungsweise auf Masse gelegt ist.
Diese ist mit 29 bezeichnet. Der Potentialausgleich erfolgt
hier durch die Materialbahn M. Der Abstand X, das heißt der
Abstand zwischen dem unmittelbaren Wirkbereich der Ionisierungseinrichtung
zur beeinflussenden Seite, hier der Unterseite 18 der Materialbahn, beträgt
im Bereich zwischen > 0
und < 100 mm, ganz besonders
bevorzugt ≤ 25 mm. Die angelegte Spannung zur Erzielung
der Aufladung beträgt > 5
kV.
-
Die 1a und 2 verdeutlichen
eine grundlegende Ausführung der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung 1 mit
den Mitteln zur Unterstützung der Führung eines
vorderen Bahnendes 13 auf eine Wickelhülse 7 und
damit zur Unterstützung des Aufwickelvorganges, welche
mit 14 bezeichnet sind. Vorzugsweise wird in Durchlaufrichtung
der Materialbahn M beziehungsweise Führungsrichtung des
vorderen Bahnendes 13 betrachtet die Einrichtung 17 der
Einrichtung 15 vorgeschaltet. Dies ist beispielhaft in
schematisiert vereinfachter Darstellung für die Materialbahn
M in der 3a verdeutlicht. Nach Führung
der Materialbahn M durch den Wickelspalt 9 wird die Einrichtung 17 zur
Erzeugung einer gerichteten Strömung an der Seite 18 der
Materialbahn M wirksam, die vorher von der Stützwalze 3 gestützt und
stützend durch den Wickelspalt 9 geführt
wurde. Im Anschluss daran wird eine Potentialdifferenz zwischen
der Materialbahn M und der Wickelhülse über die
zur Einrichtung 17 beabstandet angeordnete und nach dieser
an der Materialbahn M wirksamen Einrichtung 15 erzeugt.
Demgegenüber verdeutlicht die 3b eine
alternative Ausführung, bei welcher die Einrichtungen 15 und 17 quasi
parallel wirksam werden, das heißt gleichzeitig an der
Materialbahn M ihre Wirkung entfalten. In einer weiteren dritten
Ausführung gemäß 3c ist
die Einrichtung 15 zur Erzeugung einer Potentialdifferenz
vor der Einrichtung 17 an der Materialbahn M wirksam.
-
Die
in den 3a bis 3c dargestellten Anordnungsmöglichkeiten
stellen grundlegende Anordnungsmöglichkeiten dar. Diese
können um weitere Ausführungen und Anordnungen
von Zusatzeinrichtungen ergänzt werden. So ist es beispielhaft
in einer besonders vorteilhaften Ausführung vorgesehen,
wie in 3a anhand unterbrochener Linie
verdeutlicht, hinter den Andrückrollen 19 der
Stelleinrichtung 12 eine weitere Einrichtung 24 zur
Erzeugung einer gerichteten Strömung vorzusehen, welche
ebenfalls an der Seite 18 der Materialbahn M1 wirksam wird,
welche an der Stützwalze 3 gestützt wurde
und somit an der Wickelhülse 7 von dieser weg
gerichtet ist. Diese Ausführung kann auch in den Ausführungen
de 3b und 3c ergänzt
werden.
-
Die 4 verdeutlicht
eine zweite erfindungsgemäße Ausführung
der Mittel 14 mit einer zweiten Einrichtung 30 in
Form einer Einrichtung 24 zur Erzeugung einer gerichteten
Strömung, welche an der an der Wickelhülse 7 geführten
Materialbahn M im Anschluss an die Stelleinrichtung 12 wirksam wird.
Erkennbar ist die Materialbahn M mit ihrer an der Wickelhülse 7 anliegenden
Oberseite 23 und ihrer Unterseite 18, wobei die
Unterseite 18 die Stützwalze 3 im Umschlingungsbereich über
den Umschlingungswinkel γ kontaktiert, während
die dieser gegenüberliegenden Oberseite 23 nach
Durchlaufen des Wickelspaltes 9 am Außenumfang 20 der
Wickelhülse 7 anliegt. Bei dieser Ausführung
ist vor und nach der Stelleinrichtung 12, insbesondere
den Andrückrollen 19, jeweils eine Einrichtung 17 und 24 zur Erzeugung
einer gerichteten Strömung vorgesehen. Diese ist im dargestellten
Fall jeweils als Blaseinrichtung ausgebildet, umfassend vorzugsweise
zumindest eine zur Materialbahn M gerichtete und sich in Breitenrichtung
erstreckende Düse 25 und 26. Dabei können
auch eine Mehrzahl von hintereinander geschalteten Düsen
vorgesehen werden, wobei über diese die Strömung
des Mediums beeinflusst wird. Die gerichtete Strömung eines
Strömungsmediums, insbesondere von Luft, wird dabei als
Funktion der Eigenschaften der einzelnen Düsen 25 und 26 sowie der
Ausrichtung dieser und der Parameter am Düsenaustritt für
das Medium charakterisiert. Die einzelnen Düsenaustritte
sind hier beispielhaft mit 27 und 28 bezeichnet.
Erfindungsgemäß erfolgt die Anordnung und Ausrichtung
der Düse 25 der Einrichtung 17 zur Erzeugung
einer gerichteten Strömung eines Mediums hinter dem Wickelspalt 9 auf
die von der Stützwalze 3 bis zum Wickelspalt gestützte
Unterseite 18 mit einem Abstand x im Bereich zwischen 10 und
250 mm, besonders bevorzugt 10 und 100 mm. Der Winkel zwischen
einer theoretischen Verbindungslinie vom Wickelspalt 9 zum
Düsenaustritt 27 und einer Tangente im Winkelspalt 9 an
die Stützwalze 3 ist mit α bezeichnet
und beträgt im Bereich zwischen 0 und 60 Grad, vorzugsweise
10 bis 55 Grad, ganz besonders bevorzugt 40 bis 50 Grad. Dadurch wird
eine gerichtete Strömung gegenüber der Oberfläche
der Stützwalze 3 zum Ablösen der Materialbahn
M hinter dem Wickelspalt 9 aufgebaut und ein Weiterlaufen
der Materialbahn M in tangentialer Richtung verhindert, indem über
die auf die Oberfläche der Stützwalze 3 gerichtete
Strömung eine Art Stützschicht erzeugt wird, die
die Materialbahn M führt. In Analogie erfolgt die Anordnung
und Ausrichtung der Düse 26 der Einrichtung 24 derart,
dass diese in einem Abstand x im Bereich zwischen 10 bis 250 mm, besonders
bevorzugt 10 bis 100 mm, ganz besonders bevorzugt 10 bis 80 mm zum
Wickelspalt 9 angeordnet ist, wobei der Abstand direkt
zwischen Wickelspalt 9 und Düsenaustritt 28 ermittelt
wird. Die theoretische Verbindungslinie zwischen dem Wickelspalt 9 und
dem Düsenaustritt 28, welche auch die Richtung
der Strömung beschreibt, ist dabei bezogen auf eine Tangente
an die Stützwalze 3 im Wickelspalt 9 in
einem Winkel β zwischen 0 und 60 Grad, vorzugsweise 10
bis 55 Grad, ganz besonders bevorzugt 40 bis 50 Grad ausgerichtet.
-
- 1
- Wickelvorrichtung
- 2
- Stützwalzenwickelvorrichtung
- 3
- Stützwalze
- 4,
4a, 4b
- Wickelstation
- 5
- Längsschneideeinrichtung
- 6,
6a, 6b
- Wickelrolle
- 7,
7a, 7b
- Wickelhülse
- 8.1,
8.2
- Trag-
und/oder Lagereinrichtung
- 9,
9a, 9b
- Wickelspalt
- 10.1,
10.2
- Tragelement
- 11.1,
11.2
- Führungskopf/Spannkopf
- 12,
12a
- Stelleinrichtung
- 13
- vorderes
Materialbahnende
- 14
- Mittel
zur Unterstützung des Anwickelvorganges
- 15
- Einrichtung
zur Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen Materialbahn und
Wickelhülse
- 16
- Außenumfang
- 17
- Einrichtung
zur Erzeugung einer gerichteten Strömung eines Mediums zur
Unterstützung der Führung der Materialbahn
- 18
- Unterseite
- 19
- Andruckrollen
- 20
- Außenumfang
- 21
- Saugzone
- 22
- Umschlingungsbereich
- 23
- Seite
- 24
- Einrichtung
zur Erzeugung einer gerichteten Strömung eines Mediums zur
Unterstützung der Führung der Materialbahn
- 25
- Düse
- 26
- Düse
- 27
- Düsenaustritt
- 28
- Düsenaustritt
- 29
- Masse
- 30
- zweite
Einrichtung zur Unterstützung des Anhaftens
- MG
- Ausgangsmaterialbahn
- M,
M1, M2
- Materialbahn
- α
- Winkel
- β
- Winkel
- γ
- Umschlingungswinkel
- x,
y
- Abstand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - WO 98/52858
A1 [0003]
- - DE 202006017029 U1 [0004]
- - DE 8715861 U1 [0005]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Robert T.
Wettermann: „Electrostatically assisted core starts on
automatic winders”, Tappi Journal Vo. 76, No. 11, S. 231–237 [0005]