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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wicklung von Materialbahnen,
bei dem eine Materialbahn von einer Mutterrolle abgewickelt, in
einer Schneidpartie in ihrer Längsrichtung
in Teilbahnen geschnitten und in einer Aufrollvorrichtung wieder
aufgewickelt wird, wobei zur Aufwicklung der Teilbahnen einzelne
Wickelstationen vorgesehen sind.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand einer Papierbahn als Beispiel
für eine
Materialbahn beschrieben. Sie ist jedoch auch auf andere Materialbahnen
anwendbar, die auf ähnliche
Weise gehandhabt werden können.
Als Beispiel für
eine Wickelvorrichtung dient in der Folge eine Rollenschneidmaschine,
insbesondere eine Stützwalzen-Rollenschneidmaschine,
auf die die Erfindung mit besonderem Vorteil anwendbar ist.
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Um
den Herstellungsprozess der Papiererzeugung so effizient wie möglich zu
gestalten, ist man bestrebt, möglichst
breite Papierbahnen mit möglichst
hoher Geschwindigkeit zu fertigen.
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Die
so entstandenen Papierbahnen werden zur Weiterverarbeitung oder
zum Transport auf Leertamboure aufgewickelt und dann häufig Volltamboure oder
Mutterrollen genannt, die derzeit üblicherweise Längen von
bis zu 10,5 m, Durchmesser von über
4 m und Gewichte von bis zu 170 Tonnen erreichen. Für einige
Weiterverarbeitungsprozesse, insbesondere aber für den Transport außer Haus
sind solch große
und schwere Rollen zu unhandlich und müssen folglich in Längsrichtung
der Papierbahn geschnitten und anschließend auf schmalere Rollen,
so genannte Teilbahnrollen oder Fertigrollen, wieder aufgewickelt
werden.
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Diese
Aufgabe wird in der Regel von sogenannten Rollenschneidmaschinen
bewerkstelligt, die im Wesentlichen aus einer Abrolleinrichtung,
einer Schneidpartie und einer Aufrolleinrichtung bestehen, wobei
die Schneidpartie eine entsprechend der möglichen Teilungen angepassten
Anzahl von scheibenförmig
ausgebildeten Schneiden aufweist.
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Bei
der Stützwalzen-Rollschneidmaschine wird
nach Stand der Technik in der Aufrolleinrichtung jede einzelne zu
wickelnde Rolle in einer eigenen Wickelstation um eine Wickelhülse gewickelt.
Die Teilbahn- bzw. Fertigrollen stützen sich während des Wickelvorgangs auf
einer Stützwalze
ab oder liegen an dieser an. Je nach Bauart können aber auch mehr, insbesondere
zwei, Stützwalzen
zum Einsatz kommen, die in verschiedenen Fällen auch durch Stützrollen
bzw. Andruckrollen ergänzt
werden können.
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Als
Wickelstationen sind diejenigen Orte definiert, an denen eine Wicklung
stattfindet. Nach bisherigem Stand der Technik bestehen Wickelstationen aus
jeweils zwei Wickelböcken.
Basis eines Wickelbocks bildet ein Untergestell, das auf einem Schienen-
oder Schlittensystem quer zur Papierbahn verfahrbar ist und an dessen
oberen Ende eine Führungsbahn
ausgebildet ist, an der sich in Laufrichtung der Papierbahn ein
Führungsschlitten
bewegen kann. Der Führungsschlitten
nimmt einen drehbar gelagerten Wickelkopf auf, der zur Wicklung
in die Hülse
eingreift und mittels eines Getriebes über einen Motor angetrieben
wird. Da dieser Motor die Wicklung der Teilbahnrolle von ihrem Zentrum
her antreibt, wird er üblicherweise
als Zentrumsantrieb bezeichnet, kann aber auch allgemein Antrieb
oder Wickelmotor genannt sein.
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Es
sind auch Umfangsantriebe, insbesondere Reibrad- oder Reibrollenantriebe,
bekannt, die ein in einem Gestell gelagertes Rad/Rolle antreiben,
das auf dem Umfang der Wicklung aufliegt und die Teilbahn an ihrer
Umfangsfläche über Reibung
aufwickelt. Da hier jedoch das Reibrad bzw. die Reibrolle in ähnlicher
Weise von dafür
vorgesehenen Wickelmotoren angetrieben wird, gelten die im Zusammenhang
mit den Zentrumsantrieben gemachten Aussagen im Folgenden sinngemäß auch für dieses
Wickelprinzip. Ebenso gelten die weiter oben gemachten Aussagen
sinngemäß, wenn
die Wickelböcke nicht
auf einem Untergestell basieren, sondern an einer, über der
Stützwalze
angeordneten, Traverse gelagert sind.
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Werden
die geschnittenen Rollen, quer zur Papierbahn gesehen, nach zwei
Seiten der Stützwalze
ausgegeben, sind die gewünschten
Formate auf der einen Seite frei wählbar, auf der anderen Seite abhängig.
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Auf
diese Weise ist es dem Betreiber einer Stützwalzen-Rollenschneidmaschine möglich, während eines
einzigen Prozesses Rollen unterschiedlichen Formats und unterschiedlicher
Wickelhärte
in hoher Qualität
zu produzieren.
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Wenn
der Betreiber große
Formate, das heißt
breite Teilbahnrollen, schneiden möchte, werden die nicht benötigten Wickelstationen
nach Stand der Technik in einen so genannten Wickel-Bahnhof seitlich
aus der Maschine ausgefahren oder verbleiben unbenutzt in einer
Zwischenposition innerhalb des Produktionsraumes. Nach Stand der
Technik sind also immer nur so viele Wickelstationen im Einsatz,
wie es die gewünschte
Anzahl der Teilbahnrollen verlangt. Die Wickelstation muss folglich
in der Lage sein, das gewünschte Teilbahnrollenformat,
insbesondere die Rollenbreite und das Rollengewicht eigenständig zu
wickeln.
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Wurden
noch bis vor wenigen Jahren, beispielsweise im Rotationstiefdruck,
Fertigrollen mit Standartbreiten von etwa 2,2 m in großen Stückzahlen
verlangt, werden diese heute, auf Grund leistungsfähigerer
Druckmaschinen, mehr und mehr von so genannten Jumbo-Fertigrollen,
das heißt
Teilbahnrollen mit einer Breite von etwa 4,3 m verdrängt.
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Bereits
im Einsatz befindliche Wickelmaschinen sind aber größtenteils
der gestiegenen Nachfrage an breiteren Teilbahnrollen nicht gewachsen.
Dabei ist der hauptsächlich
begrenzende Faktor das an den Wickelstationen durch die Wickelmotoren
in die Hülsen
einbringbare Drehmoment. Dahingegen wären die auf Dauerlast ausgelegten
Wickelstationen üblicherweise
auch den dann erhöhten
mechanischen Ansprüchen
gewachsen oder könnten
diesen mit geringem Aufwand angepasst werden.
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Auch
bei Neukonstruktionen erfolgt die Dimensionierung der einzelnen
Wickelböcke
paarweise als Kompromiss zwischen Baugröße und Leistungsfähigkeit,
da der vom Wickelbock eingenommene Bauraum, wie oben bereits beschrieben,
die minimale Schnittbreite an der gegenüberliegenden Ausgabeseite bestimmt
und der vom Antrieb benötigte Bauraum
die Baugröße des Wickelbocks
maßgeblich bestimmt.
Aus diesem Grund werden in der Praxis häufig die Maschinen so konfiguriert,
dass es pro Ausgabeseite nur eine Wickelstation gibt, die geeignet
ist, relativ breite Teilbahnrollen zu produzieren. Diese Wickelstation
ist besonders teuer und wird aus den genannten Gründen häufig an
ihrer Lastgrenze gefahren. Daraus folgend treten hier erhöhter Verschleiß und damit
erhöhte
Instandhaltungskosten auf.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, die Universalität eines
Wickelverfahrens, insbesondere eines Schneid-Wickelverfahrens, durch
effizientere Ausnutzung vorhandener Potentiale zu erhöhen und
dabei gleichzeitig die Kosten und Standzeiten der eingesetzten Aggregate
zu optimieren und die Gefahr von teuren Produktionsausfällen zu
verringern.
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Diese
Aufgaben werden nach erfindungsgemäßem Verfahren dadurch gelöst, dass
mindestens ein Antrieb (21) einer ersten Wickelstation
(14.1) mindestens eine zweite Wickelstation (14.2)
antreibt, mitantreibt oder hilfsweise antreibt.
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Dabei
wird unter „antreiben” der Fall
verstanden, dass eine Wickelstation eine benachbarte Station antreibt,
während
der eigene Antrieb der Station ausgeschaltet ist, oder an der Station
kein Antrieb vorgesehen ist. Unter dem Fall „mitantreiben” ist das hauptsächliche
Zielgebiet der vorliegenden Erfindung zusammengefasst. Mitantreiben
bedeutet, dass mehr als zwei Wickelböcke, insbesondere mindestens
zwei Wickelstationen, gemeinsam die Wicklung eines, insbesondere
breiten, Teilbahnrollenformats bewerkstelligen.
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Unter
der dritten Formulierung „hilfsweise antreiben” ist zu
verstehen, dass eine Wickelstation eine benachbarte Wickelstation
antreibt, deren Antrieb defekt oder außer Betrieb ist.
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Erfindungsgemäß wird also
mindestens eine Wickelstation zusätzlich oder ausschließlich durch mindestens
einen Antrieb mindestens einer zweiten Wickelstation angetrieben.
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Ein
auf diese Weise verbessertes Verfahren erlaubt eine bisher nicht
gekannte Gestaltungsfreiheit bei der Aufteilung einer Mutterrolle
in Teilbahnrollen, da das bisher festgeschriebene Verhältnis zwischen Anzahl
der zu wickelnden Fertigrollen und Anzahl der im Einsatz befindlichen
Wickelböcke
von w = 2 × n
(mit w = Wickelböcke
und n = Fertigrollen) aufgelöst
wird. Auf diese Weise bleibt zum Beispiel trotz gegebener Möglichkeit,
auch sehr breite Teilbahnrollen zu produzieren, die minimal mögliche Teilbahnrollenbreite
sehr klein. Darüber
hinaus kann auf die extra starke Auslegung einzelner Wickelstationen
verzichtet werden. Vielmehr können
bei gleicher Auslegung der einzelnen Wickelstationen durch die erfindungsgemäßen Merkmale
Teilbahnrollen produziert werden, die die Leistungskapazität einer
einzelnen gleich dimensionierten Wickelstation überschreiten würden.
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Auf
diese Weise ergibt sich bei der Herstellung der Maschine ein nicht
unerheblicher Kostenvorteil, da auf teure Sonderanfertigungen extra
stark dimensionierter Wickelstationen verzichtet werden kann. Auch
vereinfacht sich wegen gleicher Ausführung der zu bevorratenden
Ersatzteile die Verfügbarkeit
bei gleichzeitiger Senkung der Lagerkosten.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
bietet darüber
hinaus zwei wesentliche Ansätze
zur Verringerung teuren Produktionsausfalls. Zum einen werden durch
die Vermeidung von Lastspitzen an einzelnen Stationen deren Standzeiten
deutlich erhöht, zum
anderen ist für
den Störungsfall
einzelner Wickelstationen der hilfsweise Antrieb durch benachbarte
Stationen vorgesehen.
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Die
Erhöhung
der Standzeiten der einzelnen Wickelstationen wirkt sich zusätzlich durch
Reduzierung der Instandhaltungskosten aus.
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Dabei
kann ein erfindungsgemäßes Verfahren
vorteilhaft vorsehen, dass von mindestens einem der zur Bildung
einer Wickelstation benötigten
Wickelböcke
die Antriebsleistung in Querrichtung der Materialbahn beidseitig
abgerufen werden kann. Das bedeutet, dass die Leistung sowohl entweder
an der einen oder der anderen Seite abgegeben werden kann, es aber
auch möglich
ist, auf beiden Seiten gleichzeitig einen, insbesondere der jeweils
erforderlichen Wickellast angepassten, Leistungsanteil abzurufen.
Auf diese Weise wird die Universalität des erfinderischen Konzepts
nochmals erhöht,
da man sich so zum einen besonders gut von der paarweisen Bindung
der Wickelböcke
lösen und
damit die Mindestbreite der auf der gegenüberliegenden Seite entstehenden
Teilbahnrolle besonders einfach, d. h. ohne aufwendige Rangier-
oder Überbrückungsmaßnahmen,
sehr klein halten kann. Zum anderen besteht die Möglichkeit,
Wickelstationen ohne eigenen Antrieb, die somit besonders schmal
und kostengünstig sein
können,
zwischenzuschalten. Letzteres kann dann von besonders großem Vorteil
sein, wenn mit dem Verfahren eine besonders hohe Anzahl schmaler
Teilbahnrollen gewickelt werden soll. Darüber hinaus wird auch eine,
einer ausgefallenen Kombination gewünschter Teilbahnbreiten gerecht
werdende, Positionierung der Wickelstationen bzw. der einzelnen Wickelböcke unkompliziert
und schnell ermöglicht.
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Ein
erfindungsgemäßes Verfahren
kann die zur Aufwicklung der Teilbahnen benötigten Antriebsmomente der
Wickelmotoren insbesondere über
gekoppelte Getriebe- oder Wellenkupplungen erzeugen oder erhöhen.
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Somit
wird auf einfache, zuverlässige
und kostengünstige
Weise der Einsatz auch an sich antriebsloser Wickelstationen ermöglicht oder
eine optionale Unterstützung
an sich autarken Wickelstation bereitgestellt.
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Besonders
vorteilhaft können
in diesem Zusammenhang Entlastungs- und Zentriereinrichtungen, insbesondere
Zentrierbolzen, Anwendung finden, die zum einen eine exakte Positionierung
der genannten Funktionselemente gewährleisten und zum anderen zur
Aufnahme auftretender Querkräfte, insbesondere
durch das Eigengewicht der Antriebe, geeignet sind. Durch eine eigenständige Zentrierung ist
eine Grundvoraussetzung zur Automatisierung des Kupplungsvorgangs
geschaffen, die im Übrigen auch
einen möglichen
manuellen Ablauf wesentlich vereinfacht. Durch die damit verbundene
Entlastung der Wellen hinsichtlich gefährlicher Querkräfte werden
die Laufruhe des Wickelvorgangs im gekoppelten Zustand, sowie die
Standzeit der Lager und Getriebeteile erheblich erhöht.
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Dabei
ist es denkbar, dass die Wickelböcke der
benachbarten Wickelstationen aneinander gefahren werden, sodass
die vorgesehenen Funktionselemente zur Kupplung der Getriebe oder
der Wellen direkt miteinander in Funktion treten können. Eine
solche Variante wird vor allem dem Wunsch nach einer möglichst
geringen Mindestschnittbreite der gegenüberliegenden Teilbahn gerecht
und ist im vorliegenden Verfahren besonders bevorzugt.
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Sollen
die Wickelstationen zur Antriebsübertragung
aneinander gefahren werden, sind form- oder reibschlüssige Kupplungen
möglich.
Bei der automatischen Positionierung der Wickelstationen bzw. der
einzelnen Wickelböcke
wird ein Kupplungsteil durch den auf ihrem Wickelbock befindlichen
Antrieb langsam in Rotation versetzt, während sich die beiden Kupplungsteile
nähern.
Eine reibschlüssige Kupplung
wird dann bei Erreichen einer genügenden Haftreibung selbständig die
andere Seite mitdrehen. Je nach Wunsch kann dann auch der zweite
Antrieb zugeschaltet werden.
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Findet
eine formschlüssige
Kupplung, etwa eine Klauenkupplung, Verwendung, können die Funktionsflächen nach
langsamer Drehung in entsprechender Position ineinander greifen
und damit die Antriebsübertragung
herstellen.
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Demgegenüber kann
ein Verfahren aber auch vorteilhaft ausgestaltet sein, wenn es wahlweise
auch Übertragungselemente
zur mittelbaren Antriebsübertragung
vorsieht. Dabei können
die Übertragungsglieder
starr ausgebildet sein oder Gelenke aufweisen, um, wie im vorgenannten
Fall, die Übertragung
von Querbelastungen zu vermeiden. Eine solche Variante kann beispielsweise
dann bevorzugt sein, wenn ein vorhandenes Wickelverfahren nach erfinderischen
Merkmalen umgestaltet werden soll und die Wickelstationen der Vorrichtung
zum Durchführen
des Verfahrens baulich ungeeignet sind, direkt miteinander in Kontakt
treten, oder eine Um- oder Nachrüstung
mit möglichst
geringem Aufwand gefordert ist. Werden Übertragungselemente eingesetzt, kann
der Vorgang, bis auf das Zwischenschalten der Übertragungselemente, prinzipiell
dem oben beschriebenen Ablauf gleichen.
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In
beiden Fällen
ist das Verfahren dann besonders vorteilhaft, wenn der Kupplungsvorgang
an der Getriebe- oder Wellenkupplung teil- oder vollautomatisch
geregelt werden kann.
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Dazu
sind über
Sensoren informierte Regeleinrichtungen vorteilhaft zur Regelung
des Kupplungsablaufs vorgesehen.
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Auf
diese Weise kann es zu erheblichen Kosten- und Zeitersparnissen
kommen. Darüber
hinaus werden risikoreiche Personalarbeiten und Fehlerquellen weitgehend
vermieden.
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In
einer weiteren Verfahrensvariante sind an mindestens einer Wickelstation
die Wickelköpfe
zur Aufnahme unterschiedlicher Hülsendurchmesser
angepasst und können
dazu insbesondere gewechselt, ausgetauscht, verschoben, gedreht,
gewendet oder in ihrem Durchmesser verändert werden. Auf diese Weise
können
der Rollenbreite und dem -gewicht angepasste Hülsendurchmesser Verwendung
finden.
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Vorrichtungsgemäß werden
die Aufgaben der Erfindung dadurch gelöst, dass mindestens eine zweite
Wickelstation durch mindestens einen Antrieb einer ersten Wickelstation
antreibbar, mitantreibar oder hilfsweise antreibar ist.
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Eine
mit erfinderischen Merkmalen ausgestattete Vorrichtung ist also
durch die koppelbare Leistung mindestens zweier Wickelstationen
gekennzeichnet.
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Eine
derart gestaltete Vorrichtung zur Wicklung von Materialbahnen ist
in ungekanntem Maß universell
einsetzbar, bietet Angleichungspotential für zukünftige Marktentwicklungen und
lange Standzeiten, da ihre Antriebe häufiger im Teillastbereich betrieben
werden können.
Darüber
hinaus reduziert sich das Risiko eines kompletten Stillstandes der
Vorrichtung erheblich, da die Vorrichtung bei Ausfall einzelner
Wickelstationen weiter nutzbar ist. Bei Verwendung, insbesondere
hinsichtlich ihrer Leistung einheitlich gestalteter Wickelstationen,
reduzieren sich zusätzlich
Herstell- und Ersatzlagerkosten.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung
vorsehen, dass von mindestens einem der, zur Bildung einer Wickelstation
benötigten,
Wickelböcke
die Antriebsleistung beidseitig abrufbar ist.
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Auf
diese Weise lässt
sich neben einer Erzeugung oder Erhöhung benötigter Antriebsmomente an benachbarten
Wickelstationen auch eine betragsgleiche oder betragsungleiche Teilung
der an einzelnen Wickelböcken
vorhandenen Antriebspotentiale erzielen. Damit lässt sich die Mindestbaubreite
der nichtrandlagigen Wickelstationen erheblich reduzieren. Dies
kann dann von besonders großem Vorteil
sein, wenn mit dem Verfahren eine besonders hohe Anzahl schmaler
Teilbahnrollen gewickelt werden soll. Darüber hinaus wird auch eine,
einer ausgefallenen Kombination gewünschter Teilbahnbreiten gerecht
werdende, Positionierung der Wickelstationen bzw. der einzelnen
Wickelböcke
unkompliziert und schnell umsetzbar.
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Ferner
ist es von Vorteil, wenn die zur Aufwicklung der Teilbahnen benötigten Antriebsmomente
der Wickelmotoren insbesondere über
gekoppelte Getriebe- oder Wellenkupplungen miteinander erzeugbar
oder erhöhbar
sind. Dazu können
die jeweiligen Antriebe in Reihe oder parallel schaltbar ausgeführt sein,
wobei eine in Reihe schaltbare Anordnung bevorzugt ist. Dabei ist
es von ganz besonderem Vorteil, wenn die Getriebe- oder Wellenkupplungen
mindestens eine der genannten Anforderungen erfüllen:
- – Durchstellen
einseitig eingebrachter Antriebsmomente bzw. Antriebsleistungen,
- – Synchronisierung
zweier Antriebsmomente bzw. Antriebsleistungen,
- – einseitige
Ausgabe kombinierter Antriebsmomente bzw. Antriebsleistungen.
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Dazu
können
auch Ausgleichsgetriebe vorgesehen sein. Auch sind übersetzende
Getriebeelemente denkbar.
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Weiter
ist es von Vorteil, wenn mindestens zwei Wickelböcke unter Zuhilfenahme mindestens
einer Entlastungs- und Positioniereinrichtung zueinander positionierbar
und/oder miteinander lösbar
verbindbar sind. Dazu sind Zentrierbolzen, die in korrespondierende
Bohrungen eines benachbarten Wickelbocks einbringbar sind, besonders
geeignet. Solche Verbindungen sind eigenzentrierend, bieten also
einen gewissen Ausgleich eventueller Toleranzen, sind robust und
preiswert herstellbar. Darüber
hinaus sind sie gut geeignet Querkräfte, insbesondere durch das Eigengewicht
der Antriebe, bzw. der Getriebe- oder Wellenkupplungen, aufzunehmen
und damit diese Funktionselemente zu entlasten. Dazu ist es denkbar,
dass die Zentrierbolzen entlang ihrer Achse bewegbar angeordnet
sind. So können
die Zentrierbolzen ein- und ausfahrbar im Wickelbock, insbesondere
im Untergestell des Wickelbocks, gelagert sein. Durch die damit
verbundene Entlastung der Wellen hinsichtlich der genannten Querkräfte werden
die Laufruhe des Wickelvorgangs im gekoppelten Zustand sowie die
Standzeit der Lager und Getriebeteile erheblich erhöht.
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Durch
eine eigenständige
Zentrierung ist darüber
hinaus eine Grundvoraussetzung zur Automatisierung des Kupplungsvorgangs
geschaffen, die im Übrigen
auch einen möglichen
manuellen Ablauf wesentlich vereinfacht.
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Dazu
ist es weiter von Vorteil, wenn die Wickelstationen, insbesondere
die Wickelböcke,
zu diesem Zweck aneinanderfahrbar sind. Dadurch wird eine, aus der
in Wirkverbindung stehenden einzelnen Wickelböcken gebildete, Einheit besonders
kompakt und ermöglicht
demzufolge geringe Mindestschnittbreiten der gegenüberliegenden
Teilbahnen. Daneben sind die dabei miteinander in Wirkverbindung stehenden
Funktionselemente, insbesondere die Getriebe- und Kupplungselemente,
besonders gut abgeschirmt. Direkt aneinanderfahrbare Wickelböcke bieten
zudem den Vorteil, dass sie bei Wechsel des erwünschten Schnittmusters, also
der gewünschten Aufteilung
der Materialbahn in Teilbahnen gleicher oder unterschiedlicher Breite,
keine Vorarbeiten zu leisten sind, da die benachbarten Wickelböcke ohne Weiteres
in Wirkverbindung bringbar sind, d. h. insbesondere ein- und auskuppelbar
sind.
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Dagegen
kann es fallweise ebenso von Vorteil sein, wenn die Wickelstationen
zur Erfüllung
des erfindungsgemäßen Zwecks
beabstandet bleiben und die Leistungsübertragung mit Hilfe zwischengeschalteter
Funktionselemente, insbesondere Getriebe- oder Gelenkstangen vornehmbar
ist. Dabei können
die als Übertragungsglieder
wirkenden, zwischenschaltbaren Funktionselemente starr ausgebildet
sein oder Gelenke aufweisen, um, wie im vorgenannten Fall, die Übertragung
von Querbelastungen zu vermeiden. Eine solche Ausgestaltung kann
beispielsweise dann bevorzugt sein, wenn eine bereits in Betrieb
befindliche Vorrichtung zur Wicklung von Materialbahnen, insbesondere
eine Rollenschneidmaschine, nach erfinderischen Merkmalen umgestaltet
werden soll und die Wickelstationen der Vorrichtung zum Durchführen des
Verfahrens baulich zum direkten Inkontakt treten ungeeignet sind
oder eine Um- oder Nachrüstung
mit möglichst
geringem Aufwand gefordert ist. Werden Übertragungselemente eingesetzt,
kann der Vorgang, bis auf das Zwischenschalten der Übertragungselemente,
prinzipiell dem oben beschriebenen Ablauf gleichen.
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Es
ist von großem
Vorteil, wenn die Getriebe- oder Wellenkupplung, als jeweilige Schnittstelle
zwischen den in Wirkverbindung bringbaren Wickelböcken, teil-
oder vollautomatisch ein- und auskuppelbar ist. Dazu sind über Sensoren
informierte Regeleinrichtungen vorteilhaft zur Regelung des Kupplungsablaufs
vorgesehen. Ebenso ist eine bildgebende Überwachungseinrichtung denkbar.
Auf diese Weise kann es zu erheblichen Kosten- und Zeitersparnissen
kommen. Darüber
hinaus werden risikoreiche Personalarbeiten und Fehlerquellen weitgehend
vermieden.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn die Vorrichtung nachrüstbar ist.
So können
bereits im Einsatz befindliche Wickelmaschinen, die beispielsweise
auf die oben beschriebene ehemalige Standard-Teilbahnbreite für Rotationstiefdruck von 2,2
m ausgelegt waren, durch einfache Nachrüstmaßnahmen den Anforderungen der
neuen Teilbahnbreiten um 4,3 m gerecht werden. Ebenso ist es vorstellbar, dass
eine ältere
Maschine nach einer Umrüstung
zur Wicklung besonders kleiner Teilbahnenbreiten genutzt werden
soll. Dabei ist es beispielsweise denkbar, dass die zusätzlich benötigten Wickelstationen aus
wirtschaftlichen Gründen
ohne eigene Antriebe ausgerüstet,
und quer zur Bahnrichtung gesehen den bestehenden Wickelstationen
zwischengeschaltet werden. Die bestehenden Antriebe können dann gleichzeitig
auch ihren benachbarten Wickelbock antreiben.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung
und den Zeichnungen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung wird
nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen
Folgendes dargestellt:
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1:
verdeutlicht beispielhaft den schematisiert vereinfachten Grundaufbau
einer Stützwalzenrollenschneidmaschine
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2:
zeigt ein erstes Beispiel zur erfinderischen Anordnung der Wickelböcke bzw.
Wickelstationen. Insbesondere kann es sich dabei um eine umgerüstete Vorrichtung
zur Wicklung breiter Fertigrollen handeln.
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3:
zeigt ein zweites Beispiel zur erfinderischen Anordnung der Wickelböcke bzw.
Wickelstationen. In einer sehr universell einzusetzenden Vorrichtung
ist hier eine Anordnung zum Wickeln vieler schmaler Fertigrollen
dargestellt.
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4:
zeigt ein drittes Beispiel zur erfinderischen Anordnung der Wickelböcke bzw.
Wickelstationen. In einer sehr universell einzusetzenden Vorrichtung
ist hier eine Anordnung zum Wickeln sehr unterschiedlicher Fertigrollenbreiten
dargestellt.
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Die 1 verdeutlicht
in schematisiert vereinfachter Darstellung den Aufbau und die Funktion einer
Aufrollvorrichtung (5) zum Aufwickeln einer, in einer Schneidpartie
(3) in Teilbahnen (9) geschnittenen, Materialbahn
(8) auf separate Wickelhülsen (10), unter Ausbildung
sogenannter Teilbahnrollen (11), in einer Stützwalzen-Rollenschneidmaschine (1)
nach Abwicklung der Materialbahn (8) von einer Mutterrolle
(7). Dabei können
die Breiten der Teilbahnen (9) vordefiniert werden, so
dass es ebenso möglich
ist, die Materialbahn (8) auch gänzlich ohne Schneiden oder
nur unter Vornahme eines Randbeschnitts umzuwickeln.
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Zur
Verdeutlichung ist in dieser Figur ein Koordinatensystem angelegt,
wobei sich die Maschinenrichtung, also die Längsrichtung der Materialbahn (8),
auf der X-Achse bewegt. Dazu erstreckt sich senkrecht die Y-Achse,
die der Querrichtung, also die Breite der Materialbahn (8),
entspricht. Dementsprechend folgen auch die Längsachsen der Ab- und Aufwickelvorrichtung
(2 und 5), sowie die der Tamboure (6 oder 7)
bzw. Hülsen
(10), diesem Verlauf. Die Höhe wird anhand der Z-Richtung
beschrieben, die auf einer, durch die beiden vorgenannten Achsen aufgespannten
Ebene, senkrecht steht.
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Eine
derartige Stützwalzen-Rollenschneidvorrichtung
(1) ist dadurch charakterisiert, dass die zuvor auf eine
Mutterrolle (7) gewickelte Materialbahn (8) in
einer Abwickelvorrichtung (2) abgewickelt und durch eine
Schneidpartie (3) geführt
wird. In der Schneidpartie (3) wird die Materialbahn (8)
durch Längsschneiden
in Teilbahnen (9) geschnitten. Die zu erzeugende Teilbahnbreite
(9) kann vorher durch Positionierung der einzelnen Schneidvorrichtungen (4)
entlang der Querrichtung (Y) festgelegt werden. Dazu muss eine der
gewünschten
Anzahl der zu erzeugenden Teilbahnen (9) angepasste Zahl
von Schneidvorrichtungen (4) vorhanden sein. Denkbar sind
Ausführungen
mit rotierenden oder ruhend an die Materialbahn (8) anstellbaren
Trennelementen. Bei den Trennelementen (4) handelt es sich
in üblicher
Weise um Kreismesser mit Ober- und Untermesser.
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Die
Stützwalzen-Rollenschneidmaschine
(1) weist darüber
hinaus ein, in der Bildebene der 1, nicht
erkennbares System auf, an dem sich die Messer quer zur Papierbahn,
also in Y-Richtung, wählbar positionieren
lassen und das die Möglichkeit
bietet, fallweise überzählige Messer
(4) in eine Ruheposition zu verfahren. Ferner weist das
System ein nicht dargestelltes, steuerbares Positionierungssystem auf,
das vorzugsweise in Abstimmung mit einem Positionierungssystem der
Wickelböcke
(15) arbeiten kann.
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An
die Schneidpartie (3) kann sich in Maschinenrichtung (X)
in üblicher
Weise eine hier nicht dargestellte Einrichtung zur Separierung und
Zuführung der
einzelnen Teilbahnen (9) zu einzelnen in Y-Richtung fluchtend
hintereinander angeordneten Wickelstationen (14.1, 14.2,
... 14.n) anschließen.
Häufig finden
dazu so genannte Breitstreckeinrichtungen oder Röllchenstreichleisten Einsatz.
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Bei
der Stützwalzen-Rollschneidmaschine (1)
wird nach Stand der Technik in der Aufrolleinrichtung (5)
jede einzelne zu wickelnde Fertigrolle (11) in einer eigenen
Wickelstation (14.1, 14.2, ...,14.n)
um eine Wickelhülse
(10) gewickelt. Die Teilbahn- bzw. Fertigrollen (11)
stützen
sich während
des Wickelvorgangs auf einer Stützwalze
(12) ab oder liegen an dieser an. Je nach Bauart können aber
auch mehr, insbesondere zwei Stützwalzen
zum Einsatz kommen, die in verschiedenen Fällen auch durch Stütz- oder
Andruckrollen (13) ergänzt
werden können.
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Die
Wickelstationen (14.1, 14.2, ...,14.n) können erfindungsgemäß, je nach
gewünschten
Teilbahnbreiten auch aus mehr als zwei Wickelböcken (15) bestehen.
Basis eines Wickelbocks (15) bildet ein Untergestell (16),
das auf einem Schienen- oder Schlittensystem (17) quer
zur Materialbahn (8) verfahrbar ist und an dessen oberen
Ende eine Führungsbahn
(18) ausgebildet ist, an der in Längsrichtung (X) der Materialbahn
(8) ein Führungsschlitten (19)
bewegbar ist. Der Führungsschlitten
(19) nimmt einen drehbar gelagerten Wickelkopf (20)
auf, der zur Wicklung in die Hülse
(10) eingreift. Dabei sind die Wickelköpfe (20) etwa durch
stufenlos verstellbare Spannelemente zur Aufnahme unterschiedlicher
Wickelhülsendurchmesser
(GH, KH) geeignet. Der Wickelkopf (20) kann durch einen,
dem Wickelbock (15) eigenen Antrieb (21) angetrieben
werden. Erfindungsgemäß kann der
Wickelkopf (20) jedoch zusätzlich auch durch einen oder
mehrere Antriebe (21) benachbarter Wickelböcke (15)
angetrieben oder unterstützt
werden. Dazu werden die mindestens zwei Wickelböcke (15) über Wellen-
und/oder Getriebekupplungen (22) derart miteinander in
Wirkverbindung gebracht, dass sie eine Reihen- oder eine Parallelschaltung bilden.
Dazu können
auch Ausgleichsgetriebe vorgesehen bzw. zwischengeschaltet werden.
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Darüber hinaus
ist es von Vorteil, wenn die, miteinander in mechanischer Wirkverbindung
stehenden Wickelböcke
(15) zusätzlich
koppelbare elektronische Schnittstellen zum Austausch von Daten,
insbesondere zur Regelung der für
den Wickelprozess nötigen
Parameter und/oder möglicher
Positionsdaten aufweisen. Ferner ist eine elektrische Schnittstelle
zur Leistungseinspeisung aus dem Stromnetz bzw. zur Leistungsrückspeisung
während eines
Bremsvorgangs bzw. einer Verzögerung
der Teilbahn- oder Fertigrolle (11) von großem Vorteil. Beide
Schnittstellen können örtlich zu
einer Transferstelle (25) zusammengefasst sein.
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In 2 ist
ein erstes Anordnungsbeispiel dargestellt, dass dem Gedanken einer
einfachen Umrüstung
unter Ausnutzung vorhandener Potentiale gerecht wird. Dargestellt
ist eine, mit einer erfindungsgemäßen Aufrollvorrichtung (5)
nachgerüstete, Stützwalzen-Rollenschneidmaschine
(1) auf der ursprünglich
Fertigrollen (11) mit einer maximalen Breite gewickelt
wurden, die der jeweils schraffierten Hälfte der hier dargestellten
zu wickelnden Fertigrollen (11) entspricht. Insgesamt konnten
auf der Rollenschneidmaschine (1) acht Fertigrollen (11)
gleicher Breite erzeugt werden. Durch eine Umrüstung nach erfinderischen Merkmalen
ist es nun auch möglich
vier jeweils doppelt so Breite Fertigrollen (11) herzustellen.
Dazu werden die vorhandenen, nach erfinderischen Merkmalen umgerüsteten Wickelböcke (15)
jeweils zu Zweit zusammengefahren.
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Da
die zu beachtende Mindestschnittbreite in diesem Ausführungsbeispiel
eine untergeordnete Rolle spielt, werden die Wickelböcke jeweils über zwischengeschaltete
Funktionselemente (24) gekoppelt.
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Eine
Wickelstation (14.2) besteht dann aus jeweils zwei Wickelbock-Paaren, die beispielsweise jeweils
aus einer ursprünglichen
Wickelstation (14.1) gebildet werden können. An beiden Wickelböcken eines
jeden Wickelpaares ist jeweils bis zu 100% der Wickelleistung in
eine gemeinsame Richtung im Verlauf der Y-Achse abrufbar.
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Die
Wickelböcke
(15) werden zur Bildung eines Wickelbock-Paars vollautomatisch
und unter zu Hilfenahme mindestens einer in 1 schematisch angedeuteter
Entlastungs- und Zentriereinrichtung (23) aneinander gefahren
und im vorliegenden Fall über
ebenfalls nur schematisch angedeuteter Getriebekupplung (22)
mit einander in Wirkverbindung gebracht. Zur Erleichterung des Kuppelvorgangs
ist an jedem Wickelbock (15) an beiden seiner in Y-Richtung
begrenzenden Seiten mindestens ein nicht dargestellter Sensor vorgesehen.
Alternativ dazu ist ein vollautomatisiertes in Wirkverbindung treten
der einzelnen Wickelböcke
(15) auch unter zu Hilfenahme der zur Positionierung der
einzelnen Wickelböcke (15),
bzw. zur Festlegung des gewünschten
Schnittmusters, sowieso vorhandenen Positionierungseinrichtung denkbar.
Die vorgesehene Getriebekupplung (22) erlaubt es, die Wickelleistung
zweier Wickelböcke
(15), bzw. deren Antriebe (21) an den mit der
Wickelhülse
(10) in Verbindung stehenden Wickelkopf (20) des,
der zu erzeugenden Fertigrolle (11) am nächstliegenden
Wickelbocks (15) zu übertragen.
-
Schließlich ist
es dem Betreiber der dargestellten Stützwalzen-Rollenschneidmaschine (1) weiterhin
möglich
auch die beispielhaft angesprochenen acht schmaleren Fertigrollen
(11) in herkömmlicher Anordnung
zu produzieren.
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Die
einzelnen Wickelböcke
(15) stehen mit einer Positionierungseinrichtung einer übergeordneten
Regelung (R) in Verbindung, die auch die Regelung der Antriebsmomente
bzw. der Antriebsleistungen übernimmt
und mit einer Überwachungseinheit (C),
hier in Form einer bildgebenden Einrichtung, ausgestattet sein kann.
-
Die 3 und 4 stellen
ein besonders universell einsetzbares Ausführungsbeispiel dar und zeigen
dieselbe Aufrollvorrichtung (5) in sehr unterschiedlichen
Konfigurationen. Dieselbe Aufrollvorrichtung (5) wird also,
wie in 3 gezeigt, zunächst für die Produktion
einer Vielzahl von schmalen Fertigrollen (11) verwendet.
Dargestellt ist hier die Produktion von Einundzwanzig Fertigrollen
(11) mit einer beispielhaften Breite von 0,5 m. Die Antriebe
(21) der dargestellten Wickelböcke (15) geben dazu
ihre Leistung, in Y-Richtung gesehen, beidseitig ab. Nur jeweils
die an den Randbereichen angeordneten Wickelböcke (15) werden einseitig
belastet. Die Antriebe (21) werden in dieser Anordnung
vorzugsweise im Teillastbereich gefahren, da die zu erzeugenden
Fertigrollen (11) nur relativ wenig Antriebsleistungen
erfordern.
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Dahingegen
wird dieselbe Aufrollvorrichtung (5) in einer, der 4 entsprechenden,
Konfiguration mit sehr unterschiedlichen Fertigrollen-Formatbreiten belastet.
Im oberen linken Bildbereich ist eine Teilbahn- bzw. Fertigrolle mit Standartbreite
gezeigt. Sie weist eine große Wickelhülse (GH),
beispielsweise mit 150 mm Durchmesser auf und wird in einer Wickelstation
(14.3) gefertigt, die aus zwei Wickelböcken (15) gebildet
wird. Die Antriebe (21) der beiden Wickelböcke (15)
arbeiten im Volllastbetrieb.
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Im
oberen, rechten Bildbereich, wird auf gleicher Seite der Stützwalze
(12) eine schmalere Teilbahn- bzw. Fertigrolle (11)
auf einer kleinen Wickelhülse
(KH) produziert. Der Durchmesser einer solchen kleinen Hülse kann
beispielsweise 76 mm betragen. Bei grundsätzlich gleichem Aufbau der
hier arbeitenden Wickelstation (14.4) aus zwei Wickelböcken (15)
arbeiten deren Antriebe nur im Teillastbereich, hier mit etwa 60%
angenommen.
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Auf
der gegenüberliegenden
Seite der Stützwalze
(12) werden ebenfalls zwei Teilbahn- bzw. Fertigrollen
(11) hergestellt. Die im unteren linken Bildbereich dargestellte
Wickelstation (14.1) ist asymmetrisch aufgebaut. Auf der
einen Seite ist ein Wickelbock (15) vorgesehen, dessen
Antrieb (21) auf Grund der schmalen und deswegen auch leichten
Teilbahn- bzw. Fertigrolle (11) nur im Teillastbereich
gefordert wird. Dargestellt ist eine etwa 50% Auslastung. Auf der
anderen Seite (in Y-Richtung) der Wickelstation (14.1)
stehen drei Wickelböcke
(15) miteinander in Wirkverbindung. Der, der schmalen Teilbahn-
bzw. Fertigrolle (11) zugewandte Wickelbock (15)
gibt dabei jeweils etwa zur Hälfte
seine Antriebsleistung an die zu wickelnde, schmale Teilbahn- bzw.
Fertigrolle (11) und die mit ihm in Wirkverbindung stehenden
anderen beiden Wickelböcke
(15) ab. Deren gemeinsame Leistung wird zur Wicklung einer
außergewöhnlich breiten
Teilbahn- bzw. Fertigrolle (11) benötigt, die im unteren rechten
Bildbereich dargestellt ist. Diese außergewöhnlich breite Teilbahn- bzw.
Fertigrolle (11) wird also in einer Wickelstation (14.2)
hergestellt, an deren beiden Seiten jeweils zwei Wickelböcke (15)
im Volllastbereich und ein weiterer Wickelbock (15) im
Teillastbereich arbeiten.
-
Von
den dargestellten Ausführungsbeispielen
kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden ohne den erfinderischen
Gedanken zu verlassen.
-
Da
die Anforderungen an die zu produzierenden Formatbreiten der Fertigrollen
(11) jeweiliger Papierarten bzw. Papierqualitäten, sich
eher etappenweise nach einigen Jahren ändern und dabei auf Grund leistungsstärkerer Verarbeitungs-
insbesondere Druckmaschinen, tendenziell immer breiter werden, scheint
eine solche Variabilität
auf einen flüchtigen
Blick hin wenig gefordert zu sein. Hier soll jedoch in erster Linie
das Spektrum der entstehenden Möglichkeiten
aufgezeigt werden. Darüber
hinaus wird der Betreiber einer erfindungsgemäß ausgestatteten Aufrollvorrichtung
(5) frei von einer Festlegung auf spezielle Kunden, kann
auch anderen Marktanforderungen gerecht werden, Konjunkturschwankungen
in bestimmten Marktsegmenten besser überwinden und muss seine Rollenschneidmaschine
(1) nicht mehr wegen Formatumstellungen erneuern. Beispielsweise
kann also der Erzeuger eines einer bestimmten Papiersorte sowohl
Formate für
hochleistungsfähige
Druckmaschinen, also derzeit Breiten von ca. 4,32 m schneiden, wie
auch ganz schmale Endkundenformate um ca. 0,21 m.
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Abrolleinrichtung
- 3
- Schneidpartie
- 4
- Schneidvorrichtung/Messer
- 5
- Aufrollvorrichtung
- 6
- Leertambour
- 7
- Volltambour/Mutterrolle
- 8
- Materialbahn
(hier: Papierbahn)
- 9
- Teilbahn
- 10
- Hülse, Wickelhülse
- 11
- Teilbahnrolle/Fertigrolle
- 12
- Stützwalze
- 13
- Stützrolle/Andruckrolle
- 14.1,
14.2, ...14.n
- Wickelstation
- 15
- Wickelbock
- 16
- Untergestell
- 17
- Schienen-
oder Schlittensystem
- 18
- Führungsbahn
- 19
- Führungsschlitten
- 20
- Wickelkopf
- 21
- Antrieb/Motor/Zentrumsantrieb/Wickelmotor
- 22
- Getriebe-
oder Wellenkupplung
- 23
- Entlastungs-
und Zentriereinrichtung
- 24
- Zwischengeschaltete
Funktionselemente
- 25
- Transferstelle
- X
- Maschinenrichtung/Längsrichtung
der Materialbahn
- Y
- Querrichtung
zur Materialbahn
- Z
- Höhenrichtung
- GH
- Große Hülse
- KH
- Kleine
Hülse
- UMB
- ursprünglich maximale
Breite
- →
- Richtung
der Leistungsabgabe
- 50%,
100%
- Beispielhafte
Anteile der Leistungsabgabe
- *
- Leistungsabgabe
in ursprünglicher
Richtung
- **
- Leistungsabgabe
in umgekehrter Richtung
- ***
- Leistungsabgabe
zur gleichen Zeit beidseitig
- R
- Übergeordnete
Regeleinrichtung
- C
- Überwachungseinheit
- -------
- Regelkreis