DE102009055347A1 - Reel winding device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Rofenwickelvorrichtung (R) zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn (M), auf mindestens einen Wickelkern, vorzugsweise eine Wickelhülse (4), zu einer Wickelrolle (5) mit Unterstützung mindestens einer, mit der Wickelrolle (5) einen Nip bildenden Walze (1, 2, 3), wobei die Rollenwickelvorrichtung (R) mit wenigstens einem elektronischen Mittel zum Ausgleich von Schwingungen der mindestens einen Walze (1, 2, 3) und/oder der Wickelrolle (5) ausgestattet ist, wobei die mindestens eine Walze (1, 2, 3) durch mindestens einen Antriebsmotor (6) um einen rotatorischen Freiheitsgrad antreibbar ist. Man möchte insbesondere wickelkritische Papiersorten ruhiger und produktiver behandeln können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Walze (1, 2, 3) in wenigstens einem weiteren Freiheitsgrad steuer- und/oder regelbar ist.The invention relates to a roller coiling device (R) for winding a material web, in particular a paper or cardboard web (M), onto at least one winding core, preferably a winding tube (4), to form a winding roll (5) with the support of at least one with the winding roll ( 5) a nip-forming roll (1, 2, 3), the roll winding device (R) being equipped with at least one electronic means for compensating for vibrations of the at least one roll (1, 2, 3) and / or the winding roll (5) wherein the at least one roller (1, 2, 3) can be driven by at least one drive motor (6) by one rotational degree of freedom. In particular, one would like to be able to handle paper types that are critical to the winding process more calmly and productively. The device according to the invention is characterized in that at least one roller (1, 2, 3) can be controlled and / or regulated in at least one further degree of freedom.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Rollenwickelvorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf mindestens einen Wickelkern, vorzugsweise eine Wickelhülse, zu einer Wickelrolle mit Unterstützung mindestens einer, mit der Wickelrolle einen Nip bildenden Walze, wobei die Rollenwickelvorrichtung mit wenigstens einem elektronischen Mittel zum Ausgleich von Schwingungen der mindestens einen Walze und/oder der Wickelrolle ausgestattet ist, wobei die mindestens eine Walze durch mindestens einen Antriebsmotor um einen rotatorischen Freiheitsgrad antreibbar ist Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit der Behandlung einer Papierbahn erläutert. Sie ist jedoch auch bei anderen Bahnen entsprechend anwendbar, die ähnlich zu handhaben sind. Dabei handelt es sich beispielsweise, jedoch nicht erschöpfend, um Bahnen aus Karton, Kunststoff- oder Metallfolien.The invention relates to a roll winding device for winding a material web, in particular a paper or board web, on at least one winding core, preferably a winding tube, to a winding roll with support at least one roll forming a nip with the winding roll, wherein the roll winding device with at least one electronic means for compensating vibrations of the at least one roller and / or the winding roll is equipped, wherein the at least one roller is driven by at least one drive motor to a rotational degree of freedom The invention will be explained in the following in connection with the treatment of a paper web. However, it is also applicable to other webs that are similar to handle. These are, for example, but not exhaustive, to webs of cardboard, plastic or metal foils.
Papierbahnen werden in relativ großen Breiten von bis zu über 11 m in einer Papiermaschine produziert. Die Produktion erfolgt quasi endlos. Dabei definiert die Warenlaufrichtung der Papiermaschine für alle in der Papierfabrik befindlichen Maschinen und Einrichtungen die Längs- und in horizontaler Ebene senkrecht dazu die Querrichtung. Zur Vereinfachung der vorliegenden Schrift wird im Weiteren an geeigneten Stellen die Längsrichtung als X-Richtung, die Querrichtung als Y-Richtung und die auf einer durch diese beiden Richtungen aufgespannten Ebene senkrecht stehende Höhenrichtung als Z-Richtung bezeichnet. Am Ende der Papiermaschine wird die erzeugte Papierbahn in voller Breite auf einen Wickelkern aufgewickelt. Dieser Wickelkern wird zyklisch, in aller Regel bei laufender Produktion, ersetzt. Die auf diese Weise entstehende, bahnbreite Wickelrolle wird üblicherweise als Mutterrolle oder Volltambour bezeichnet. Um für einen späteren Verwender, beispielsweise eine Druckerei, handhabbar zu sein, muss die auf einer Mutterrolle gewickelte Papierbahn in mehrere parallel verlaufende Teilbahnen geschnitten werden, deren Breiten für den jeweiligen späteren Verwender geeignet sind. Diese Breiten können fallweise stark variieren, so dass die Aufteilung der Papierbahn üblicherweise nach einem individuell definierbaren Schnittmuster vorgenommen wird. Die Teilbahnen werden dann zu Wickelrollen aufgewickelt, die man Teilbahn- oder Fertigrollen nennt und die gemeinsam als sogenannter Rollenwurf ausgegeben werden. Das Schnittmuster ist von Rollenwurf zu Rollenwurf änderbar. Das Längsschneiden und Aufwickeln erfolgt zweckmäßigerweise in einer einzigen Maschine, der sogenannten Rollenschneidmaschine, die für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung allgemein als Rollenwickelvorrichtung bezeichnet wird, da beispielsweise auch bei dem reinen Umrollen einer Mutterrolle, ohne Formatänderungen mindestens ein Teil der möglichen Wickelprobleme auftreten kann.Paper webs are produced in relatively large widths of up to more than 11 m in a paper machine. The production is almost endless. In this case, the machine direction of the paper machine defines the longitudinal direction for all machines and devices located in the paper factory and the transverse direction perpendicular thereto in the horizontal plane. To simplify the present document, the longitudinal direction is referred to as the X direction, the transverse direction as the Y direction, and the vertical direction perpendicular to a vertical plane defined by these two directions are referred to as the Z direction. At the end of the paper machine, the paper web produced is wound in full width onto a winding core. This winding core is replaced cyclically, usually during production. The resulting web-width winding roll is commonly referred to as mother roll or full tambour. In order to be manageable for a later user, for example a printing company, the paper web wound on a mother roll has to be cut into several parallel partial webs whose widths are suitable for the respective later user. These widths can vary greatly from case to case, so that the division of the paper web is usually made according to an individually definable pattern. The partial webs are then wound into winding rolls, which are called Teilbahn- or finished rolling and are issued together as a so-called roll throw. The pattern can be changed from roll throw to roll throw. The slitting and winding is advantageously carried out in a single machine, the so-called slitter, which is generally referred to as a reel winder for the purposes of the present application, since, for example, even in the pure rewinding of a mother roll without format changes at least a portion of the possible winding problems can occur.
Eine Rollenschneidvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Abrolleinrichtung, einer Schneidpartie und einer Aufrolleinrichtung, wobei die Schneidpartie eine entsprechend der möglichen Teilungen angepassten Anzahl von meist scheibenförmig ausgebildeten Schneiden aufweist. Bei der Ausgestaltung einer Rollenschneidvorrichtung unterscheidet der Fachmann zwischen zwei grundsätzlichen Bautypen, nämlich dem Tragwalzenroller und dem Stützwalzenroller.A roll cutting device essentially consists of a unwinding device, a cutting section and a roll-up device, wherein the cutting section has a number of mostly disk-shaped cutters adapted to the possible pitches. In the embodiment of a roll-cutting device, the person skilled in the art distinguishes between two basic types of construction, namely the support roller and the back-up roller.
Kennzeichnend für den Tragwalzenroller-Typ ist eine Aufrolleinrichtung, bei der der gesamte Rollenwurf in einem Wickelbett, das in der Regel aus zwei Tragwalzen besteht, auf Wickelhülsen aufgewickelt wird. Die Wickelhülsen des Rollenwurfes können achslos durch Spann- beziehungsweise Führungsköpfe oder, in selteneren Fällen, durch in die Wickelhülsen eingeführte Wickelwellen gehalten werden. Die Rollen werden gemeinsam, als kompletter Wurf, aufgewickelt. In der Regel geschieht dies mittels einer Umfangswicklung, wozu mindestens eine der beiden Tragwalzen antreibbar ist. Wird eine Wickelwelle verwendet kann auch eine Zentrumswicklung oder eine Kombination von beidem stattfinden.Characteristic of the carrier roller type is a retractor, in which the entire roll throw in a winding bed, which usually consists of two support rollers, is wound on winding tubes. The winding tubes of the roller throw can be held by means of tensioning or guiding heads or, in rarer cases, through winding shafts inserted into the winding tubes. The rolls are wound up together, as a complete throw. As a rule, this is done by means of a circumferential winding, for which purpose at least one of the two support rollers can be driven. If a winding shaft is used, a center winding or a combination of both can also take place.
In einer für den Stützwalzenroller-Typ kennzeichnenden Aufrolleinrichtung wird jede einzelne zu wickelnde Rolle in einer eigenen Wickelstation gewickelt. Die Rollen stützen sich während des Wickelvorgangs auf einer Stützwalze ab. Je nach Bauart werden ein bis zwei Stützwalzen und fallweise zusätzliche Stützrollen verwendet. Die Teilbahn-beziehungsweise Fertigrollen werden in ihren Wickelstationen auf Wickelhülsen gewickelt, die jeweils von einem eingeführten Paar Spann-beziehungsweise Führungsköpfen gehalten werden. Die Rollen. werden entweder über diese Spann-beziehungsweise Führungsköpfe mit Zentrumswicklung oder über die mindestens eine Stützwalze mit Umfangswicklung oder kombiniert angetrieben.In a roll-up type characterizing the backup roller type, each individual roll to be wound is wound in a separate winding station. The rollers are supported during the winding process on a support roller. Depending on the design, one to two back-up rolls and occasionally additional support rolls are used. The partial web or finished rolls are wound in their winding stations on winding tubes, which are each held by an imported pair of clamping or guide heads. The roles. are driven either via these clamping or guide heads with center winding or on the at least one support roller with circumferential winding or combined.
Im Sinne der vorliegenden Schrift werden auch mit einem Band umschlungene und/oder um die sich bildenden Wickelrollen aus einer Trag- in eine Stützposition bewegbare Wickelwalzen als Trag- oder Stützwalzen verstanden.For the purposes of the present specification, winding rolls wound around a band and / or around the forming winding rolls from a support into a support position are also understood to mean supporting or supporting rolls.
Beide Maschinentypen verwenden im Allgemeinen zusätzliche Andruckwalzen, die insbesondere im Anfangsstadium jeder Wicklung für ein gewünschtes Maß an Wickelhärte sorgen.Both machine types generally use additional pinch rollers which provide a desired level of winding hardness, especially at the initial stages of each winding.
Die Typenfestlegung der zu verwendenden Rollenwickelvorrichtungen ist in der Regel von der herzustellenden Papiersorte und der gewünschten Wickelqualität abhängig. Unabhängig davon steht der Betreiber einer Papierfabrik einer anderen, grundsätzlichen Problematik gegenüber:
Zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit und zur Erreichung einer hohen Produktivität ist man bestrebt, hohe Produktionsgeschwindigkeiten zu erreichen. Dabei haben sich alle in der Produktionskette einer Papierfabrik befindlichen Vorrichtungen beziehungsweise Maschinen an der durch die Papiermaschine vorgegebenen Produktionsgeschwindigkeit beziehungsweise deren Produktionsausstoß zu orientieren. Da eine Papiermaschine, von Störungsfällen einmal abgesehen, kontinuierlich arbeitet, ist es für eine diskontinuierlich arbeitende Rollenwickelvorrichtung schwierig, der vorgelegten Geschwindigkeit zu folgen, da Rüst-, Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten entsprechend der Aufgabe der Formatreduzierung relativ häufig anfallen und deshalb nur durch deutlich höhere Produktionsgeschwindigkeiten auszugleichen sind.The type specification of the reel winders to be used is usually dependent on the type of paper to be produced and the desired winding quality. Regardless of this the operator of a paper mill faces another, fundamental problem:
To ensure competitiveness and achieve high productivity, efforts are being made to achieve high production speeds. In this case, all devices or machines located in the production chain of a paper factory have to be oriented to the production speed or their production output predetermined by the paper machine. As a paper machine, apart from failure cases, works continuously, it is difficult for a discontinuous roll winder to follow the speed provided, since set-up, acceleration and deceleration times are relatively frequent in accordance with the task of size reduction and therefore only by significantly higher production speeds are to be compensated.
Solche hohen Anforderungen an die Wickelgeschwindigkeiten bergen jedoch ein hohes Gefährdungspotential auf Grund auftretender Schwingungen. Der zu erzeugende Wickel nimmt kaum eine ideale runde Form an. Kleine Wickelfehler, beispielsweise auf Grund leichter Profilschwankungen der zu wickelnden Papierbahn, addieren sich bei jeder vollen Umwicklung. Im weiteren Verlauf bilden die Wickelrollen in diesen Bereichen Verhärtungen aus. Auf Grund der periodischen Wiederkehr der jeweiligen Wickelfehler des rotierenden Wickels, bilden sich in Abhängigkeit von dessen Umfang und Umfangsgeschwindigkeit Schwingungen entsprechender Frequenz aus.However, such high demands on the winding speeds involve a high risk potential due to vibrations occurring. The winding to be produced hardly assumes an ideal round shape. Small winding errors, for example, due to slight profile fluctuations of the paper web to be wound, add up with each full wrapping. In the further course, the winding rollers form hardenings in these areas. Due to the periodic recurrence of the respective winding defects of the rotating coil, vibrations of corresponding frequency are formed depending on its circumference and peripheral speed.
Mit zunehmender Produktionsgeschwindigkeit wird die Erregerfrequenz immer größer (bei steigender Umfangsgeschwindigkeit durchläuft dieselbe Position des Wickels immer häufiger denselben Wickelspalt) und die Erregeramplitude wird immer heftiger (gleichzeitig wächst mit zunehmendem Wickelrollendurchmesser auch dessen Unebenheit und das wirksames Gewicht). Dabei nimmt die Wahrscheinlichkeit stark zu, dass sich während dieses komplexen Prozesses Schwingungen ausbilden, die (über ganzzahlige Harmonische) geeignet sind, mit den Tragwalzen der Rollenwickelvorrichtung Resonanzen auszubilden, die zu einem heftigen, teilweise raschen „Aufschaukeln” der gesamten Maschine führen können. Wie bekannt, können dabei im Extremfall Wickel aus dem Wickelbett ausgeworfen werden.With increasing production speed, the excitation frequency is always greater (with increasing peripheral speed, the same position of the winding more and more often passes through the same winding gap) and the exciter amplitude is increasingly violent (at the same time as its winding diameter and its unevenness and the effective weight increases). In this case, the probability increases greatly that form during this complex process vibrations that are suitable (via integer harmonics) to form resonances with the support rollers of the reel winder, which can lead to a fierce, sometimes rapid "rocking" of the entire machine. As is known, in extreme cases, windings can be ejected from the winding bed.
Bei heute angestrebten Produktionsgeschwindigkeiten von 3000 m/min besteht kaum noch die wirtschaftlich nutzbare Möglichkeit die Eigenfrequenzen der beteiligten Tragwalzen derart auszulegen, dass eine mögliche Eigenstimmulierung des Systems zuverlässig ausgeschlossen werden kann.With today aimed at production speeds of 3000 m / min is hardly the economically viable option to interpret the natural frequencies of the support rollers involved so that a possible Eigenstimmulierung the system can be reliably excluded.
Überlagernd dazu treten noch weitere Schwingungsproblematiken auf. Beispielsweise nimmt die sich bildende Wickelrolle den Zustand eines anisotropen Rotors an. Ursächlich dafür sind Querprofilschwankungen der Papierbahn, die sich bei jeder Umwicklung addieren. Es kann dann bei jeder Umdrehung auch zu Kontaktverlusten oder mindestens unterschiedlichen Linienlasten kommen. Über papiertechnologische Zusammenhänge, wie Kompressibilität oder Reibwert der Bahn, bilden sich dann inhomogene Rollen aus.
Bereits bei einer halbkritischen Geschwindigkeit, die etwa der halben Resonanzdrehzahl der Rolle entspricht, kommt es zu starken Verformungen der Rolle. Diese Verformungen werden auch als s2-Schlag oder 2f-Schlag bezeichnet. Sie stehen abermals in massiver Wechselwirkung mit den anderen am gesamten Wickelsystem beteiligten Komponenten und können mitverantwortlich für einen exzentrischen Rollenaufbau sein.Overlaying this occurs even more vibration problems. For example, the forming winding roll assumes the state of an anisotropic rotor. The reason for this are transverse profile fluctuations of the paper web, which add up with each wrapping. It can then come with each revolution also contact losses or at least different line loads. Paper-technological correlations, such as compressibility or coefficient of friction of the web, then lead to inhomogeneous roles.
Already at a semi-critical speed, which corresponds to about half the resonance speed of the role, it comes to strong deformation of the role. These deformations are also referred to as s2-stroke or 2f-stroke. They are again in massive interaction with the other components involved in the entire winding system and may be jointly responsible for an eccentric roller structure.
Zur Bekämpfung der daraus resultierenden Schwingungen und der dann folgenden Schäden ist es bekannt eine auf den oder die zu wickelnden Wickel einwirkende Walze zu dämpfen um einem, sich bildenden Schwingungsprozess Energie zu entziehen. Ferner ist es bekannt mittels der Auflagewalze beruhigend auf die Wickelrollen einzuwirken. Dabei verfolgt man meist das durch Verlagerung der Auflagewalze die Wickelrollen geometrisch zu stabilisieren. Die noch unveröffentlichte Patentanmeldung
Insbesondere bei wickelkritischen Papiersorten, also bei Papiersorten deren Reibbeiwert über 0,55 und im Besonderen über 0,7 liegt, ist unter hohen Produktionsgeschwindigkeiten der Wickelaufbau im Ergebnis häufig immer noch nicht zufrieden stellend. Daraus abgeleitet ist die Produktivität, das heißt in erster Linie die Wickelgeschwindigkeit, kaum über ein sicher umsetzbares Maß von 2800 m/min steigerbar.Particularly in the case of paper grades critical for winding, that is to say for paper types whose coefficient of friction is above 0.55 and in particular above 0.7, the winding structure as a result is frequently still unsatisfactory under high production speeds. From this, the productivity, that is primarily the winding speed, can barely be increased beyond a safely implementable level of 2800 m / min.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Rollenwickelvorrichtung zum Wickeln von Materialbahnen zur Verfügung zu stellen, mittels der insbesondere wickelkritische Papiersorten ruhiger und produktiver behandelbar sind.It is the object of the invention to provide a roll winding device for winding material webs, by means of which, in particular, winding-critical paper grades are more quietly and more productively treatable.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Rollenwickelvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mindestens eine Walze in der Bewegungsrichtung wenigstens eines weiteren Freiheitsgrades mittels einer Steuer-/Regelungseinheit (
Auf diese Weise wird es möglich, mittels ein und desselben Nips, Schwingungszuständen entgegenzuwirken, die aus zwei sich überlagernden Schwingungsarten, beispielsweise Drehschwingungen und Vertikalschwingungen, bestehen. Entsprechend sind unter den Freiheitsgraden der Walzen die translatorischen Bewegungsrichtungen in X-, Y-, und Z-Richtung sowie die Rotationsrichtungen um diese Achsen zu verstehen.In this way it becomes possible, by means of one and the same nip, to counteract vibrational states consisting of two overlapping ones Vibration types, such as torsional vibrations and vertical vibrations exist. Accordingly, among the degrees of freedom of the rollers, the translational movement directions in the X, Y, and Z directions and the directions of rotation about these axes are to be understood.
Bevorzugt ist mindestens eine antreibbare Walze in der Bewegungsrichtung wenigstens eines weiteren Freiheitsgrades steuerbar und/oder regelbar.Preferably, at least one drivable roller can be controlled and / or regulated in the direction of movement of at least one further degree of freedom.
Auf diese Weise erweitert sich das Einflusspektrum erheblich, da der Steuerungs-Regelungsbereich bezogen auf den rotatorischen Freiheitsgrad der Walze um die Y-Richtung nicht auf eingespeiste Fremdenergie angewiesen ist und die im Nip wirkenden Umfangskräfte stets autark beeinflusst werden können.In this way, the influence spectrum expands considerably, since the control-regulation range is not dependent on injected external energy in relation to the rotational degree of freedom of the roller about the Y-direction and the circumferential forces acting in the nip can always be influenced autonomously.
Es ist von großem Vorteil, wenn mindestens eine Walze in wenigstens zwei weiteren Freiheitsgraden steuerbar und/oder regelbar ist.It is of great advantage if at least one roller can be controlled and / or regulated in at least two further degrees of freedom.
Auf diese Weise wird es möglich, mittels ein und desselben Nips, Schwingungszuständen entgegenzuwirken, die aus mehr als zwei sich überlagernden Schwingungsarten bestehen. Dabei lassen sich auch Spannungsdivergenzen in der zu wickelnden Materialbahn flächig vergleichmäßigen. Dieser Effekt ist insbesondere bei den viskoelastischen Papierbeziehungsweise Kartonbahnen recht wirkungsvoll einzusetzen.In this way it becomes possible, by means of one and the same nip, to counteract vibrational states which consist of more than two superimposed modes of vibration. In this case, even voltage divergences in the material web to be wound can be evenly compared. This effect can be used quite effectively, particularly in the case of the viscoelastic paper or board webs.
Weiter ist es von Vorteil, wenn mindestens eine Walze in der Bewegungsrichtung wenigstens eines der Freiheitsgrade in einem statischen und einem periodischen Anteil steuerbar und/oder regelbar ist.Furthermore, it is advantageous if at least one roller can be controlled and / or regulated in the direction of movement of at least one of the degrees of freedom in a static and a periodic component.
Unter dem Begriff „statisch” soll hier selbstverständlich kein dauerhaft unveränderter Zustand verstanden werden. Der statische Anteil ist hier regelungstechnisch zu verstehen und gibt beispielsweise die planmäßige Steuerung an Hand der vorgesehenen Regelungskurve wieder. Bezogen auf die Walze einer Rollenwickelvorrichtung beinhaltet eine solche Kurve meist eine Beschleunigungsphase, eine Phase konstanter Geschwindigkeit und eine Verzögerungsphase. Bezogen auf eine Dämpfungseinrichtung bezieht sich der statische Anteil auf die aktive oder passive Dämpfung der momentan anliegenden resultierenden Schwingung, während der periodische Anteil einer, dieser Schwingung überlagerten, meist höherfrequenten, Schwingung entspricht. Auf Grund dieses Verhältnisses spricht die vorliegende Schrift auch von Makroschwingungsbereichen und Mikroschwingungsbereichen, wobei die Makroschwingungsbereiche die üblicherweise wahrgenommenen, resultierenden Schwingungen beschreiben sollen, während unter den Mikroschwingungen überlagerte Schwingungen, meist höherer Frequenz und geringerer Amplitude, verstanden werden.Of course, the term "static" should not be understood here as a permanently unchanged state. The static component is to be understood here as a control technology and, for example, reflects the planned control using the provided control curve. With respect to the roller of a reel-winding apparatus, such a curve usually includes an acceleration phase, a constant-speed phase and a deceleration phase. Relative to a damping device, the static component refers to the active or passive damping of the currently applied resulting vibration, while the periodic component of one, this vibration superimposed, usually higher-frequency, vibration corresponds. Based on this ratio, the present document also speaks of macro-vibration ranges and micro-vibration ranges, the macro-vibration ranges are to describe the commonly perceived, resulting vibrations, while under the micro-vibrations superimposed vibrations, usually higher frequency and lower amplitude, are understood.
Auf diese Weise lässt sich mittels ein und desselben Nips zusätzlich in einem Makro- oder einem Mikroschwingungsbereich auf den Wickelaufbau einwirken. Somit lassen sich entweder bereits kleinste Anfangserregungen oder kritische Schwingbewegungen wirksam bekämpfen.In this way, one and the same nip can additionally act on the winding structure in a macro or micro-vibration range. Thus, either even the smallest initial excitations or critical oscillatory movements can be effectively combated.
Werden in bevorzugter Weise mehrere Freiheitsgrade in statischen und periodischen Anteilen gesteuert/geregelt, ist es möglich, mittels ein und desselben Nips, zusätzlich in wenigstens einem Makro- und/oder wenigstens einem Mikrobereich auf den Wickelaufbau einzuwirken. Somit lassen sich verschiedenste Erregungen wirksam bekämpfen.If a plurality of degrees of freedom in static and periodic portions are controlled / regulated in a preferred manner, it is possible, by means of one and the same nips, additionally to act on the winding structure in at least one macro and / or at least one micro region. Thus, a variety of excitements can be effectively combat.
Insbesondere lassen sich sowohl bereits kleinste Anfangserregungen wie auch kritische Schwingbewegungen wirksam bekämpfen.In particular, even the smallest initial excitations as well as critical oscillatory movements can be effectively combated.
Auch können im weiteren Verlauf des Wickelprozesses sowohl auf die besonders einflussreichen Makroschwingungen Einfluss genommen werden, von denen die üblicherweise wahr genommenen Qualitätseinbußen beziehungsweise Beschädigungen an der Wickelrolle sowie Gefährdungen oder Beschädigungen an der Rollenwickelvorrichtung und ihren Umfeldes ausgehen. Ebenso kann gleichzeitig auf sich diesen Schwingungen überlagernden Mikroschwingungen Einfluss genommen werden, die maßgeblich für die weitere Entwicklung der Schwingungen sind. Auf diese Weise kann also einem aktuellen Gefahrenstand entgegengewirkt werden und gleichzeitig, keimende Schwingungsentwicklungen gestört werden.In the further course of the winding process, influence can also be exerted on the particularly influential macrovibrations, from which the usually perceived loss of quality or damage to the winding roll as well as hazards or damage to the roll winding device and its surroundings emanate. At the same time, it is also possible to exert influence on micro vibrations which overlap these oscillations, which are decisive for the further development of the oscillations. In this way, a current danger level can be counteracted and at the same time, germinating oscillation developments can be disturbed.
Mit Vorteil ist mindestens eine Walze mittels eines feedback- und/oder eines feedforward Einflusses steuerbar und/oder regelbar.Advantageously, at least one roller can be controlled and / or regulated by means of a feedback and / or a feedforward influence.
Somit lassen sich Aktion und Reaktion in geeigneter Weise im Wickelprozess einsetzen, um Schwingungen je nach Phasenlage zu dämpfen.Thus, action and reaction can be suitably used in the winding process to dampen vibrations depending on the phase position.
Bevorzugt ist wenigstens der periodische Anteil hochfrequent steuerbar und/oder regelbar.Preferably, at least the periodic component is high-frequency controllable and / or controllable.
Mikroerregungen treten meist hochfrequent und mit minimalen Amplituden auf. Ihnen läßt sich mit hochfrequenten Regelungsmechanismen am besten begegnen. Dabei kann es durchaus bevorzugt sein, Frequenzen größergleich 8 Hz, insbesondere Frequenzen größergleich 10 Hz einzusetzen.Micro-excitations usually occur at high frequency and with minimal amplitudes. You can best address them with high-frequency control mechanisms. It may well be preferable to use frequencies equal to 8 Hz, in particular frequencies equal to 10 Hz.
Auch ist es von Vorteil, wenn mindestens eine der Walzen, insbesondere die Andruckwalze zur Beruhigung der Wickelrolle um ihre eigene Achse derart antreibbar ist, dass der statische Anteil der Umfangsgeschwindigkeit der sich ausbildenden Wickelrolle entspricht, und der periodische Anteil einer, durch eine Schaukelbewegung der Wickelrolle induzierten, überlagerten Drehschwingung der Andruckwalze entspricht.Also, it is advantageous if at least one of the rollers, in particular the pressure roller for calming the winding roll about its own axis is driven in such a way that the static portion of Circumferential speed of the forming winding roll corresponds, and the periodic proportion of a, induced by a rocking motion of the winding roll, superimposed torsional vibration of the pressure roller corresponds.
Dies hat sich in Versuchen als besonders geeignete Maßnahme erwiesen, um auch aus wickelkritischen Papieren Wickelrollen von hoher Qualität unter hohen Geschwindigkeiten prozesssicher wickeln zu können, da ein derartiges Wickelverfahren den, insbesondere durch die sich bildenden Wickelrollen induzierten, Erregungsprozess widerspiegelt. Somit lassen sich die vorliegenden Schwingungen sehr gut eliminieren und Schaukelbewegungen der Wickelrollen werden wirksam unterbunden.This has proven in tests to be a particularly suitable measure to be able to wind winding rolls of high quality under high speeds reliably even from winding-critical papers, since such a winding method, in particular by the forming winding rollers induced excitation process reflects. Thus, the present vibrations can be very well eliminated and rocking movements of the winding rolls are effectively prevented.
Mit besonderem Vorteil ist der periodische Anteil phasenverschoben einsteuerbar oder einregelbar.With particular advantage, the periodic component can be adjusted in phase or adjusted in phase.
Auf diese Weise lässt sich einem weiteren Aufkeimen der Mikroschwingungen, insbesondere einem Übergang aus Mikro- zu Makroschwingungen, besonders wirksam entgegnen.In this way, a further germination of the microvibrations, in particular a transition from micro to macro vibrations, can be counteracted particularly effectively.
Auch kann es von bevorzugt sein, dass mindestens die periodischen Anteile der Bewegungssteuerung/-regelung mindestens zweier Walzen gegenphasig zueinander ausrichtbar sind.It may also be preferred that at least the periodic components of the motion control of at least two rollers can be aligned in opposite phase to one another.
Versuche haben in ganz überraschender Weise bei einer derartigen Konstellation besonders gute Dämpfungswirkungen gezeigt, obwohl theoretisch eine der Walzen zum weiteren Aufschaukeln des Schwingungssystems beitragen müsste.Experiments have shown quite surprisingly in such a constellation particularly good damping effects, although theoretically one of the rollers would have to contribute to further rocking of the vibration system.
Von besonderem Vorteil kann es auch sein, wenn mindestens eine der Walzen, insbesondere mindestens die Andruckwalze, einen elastischen Bezug aufweist.It may also be of particular advantage if at least one of the rollers, in particular at least the pressure roller, has an elastic cover.
Auf diese Weise lässt sich eine besonders gute Übertragung und eine hohe Kontaktsicherheit im Nip sicherstellen. Da die Andruckwalze mit besonders großem Hebelarm auf die sich, um die Wickelkerne oder um eine imaginäre Achse im Wickelbett bewegenden, insbesondere schaukelnden, Wickelrollen einwirkt und die Andruckwalze auch das geringste Trägheitsmoment aufweist, eignet sie sich besonders gut zur Einflussnahme.In this way, a particularly good transmission and a high contact reliability in the nip can be ensured. Since the pressure roller with a particularly large lever arm acts on the, around the hubs or about an imaginary axis in the winding bed moving, in particular rocking, winding rollers and the pressure roller also has the lowest moment of inertia, it is particularly suitable for influencing.
Es ist von Vorteil, wenn mindestens eine der Walzen, insbesondere mindestens die Auflagewalze, segmentiert antriebbar und insbesondere auch steuerbar und/oder regelbar ist.It is advantageous if at least one of the rollers, in particular at least the support roller, is driven segmented and in particular also controllable and / or controllable.
Bei heute üblicherweise zu bearbeitenden Materialbahnbreiten von 6 Metern bis über 11 Metern ist es zur Erreichung drehsteifer Antriebseinheiten, die auch zur hochfrequenten Steuerung oder Regelung geeignet sind, sinnvoll, mehrere kleinere Antriebe entlang der Y-Achse zu verteilen. Ist eine segmentiert, ist es sinnvoll, wenn jedes einzelne Element durch einen eigenen Antrieb angetrieben wird, um besonders gute Voraussetzungen für ein ideales Wirkungsfeld bereit zu stellen.For material web widths from 6 meters to more than 11 meters, which are usually to be processed today, it is sensible to distribute several smaller drives along the Y axis in order to achieve torsionally stiff drive units which are also suitable for high-frequency control or regulation. If a segmented one, it makes sense if each individual element is driven by its own drive in order to provide particularly good conditions for an ideal field of action.
Auf diese Weise lassen sich auch kürzere Walzensegmente einsetzen, die in Y-Richtung kürzer als die Materialbahnbreite sind. Hierdurch ist die Steifigkeit der Walzen vorteilhaft beeinflussbar und daraus Synergieeffekte zu den oben genannten Vorteilen erzielbar.In this way, shorter roller segments can be used, which are shorter than the material web width in the Y direction. As a result, the rigidity of the rollers can be advantageously influenced and from this synergy effects to the above-mentioned advantages can be achieved.
Ferner ist es von großem Vorteil, wenn mittels mindestens eines Sensors das Vorhandenensein von Nipkontakt ermittelbar ist.Furthermore, it is of great advantage if the presence of nip contact can be determined by means of at least one sensor.
Zwischen den sich im Wickelprozess ausbildenden Wickelrollen und den auf sie einwirkenden Walzen kann es während des Wickelprozesses zu Kontaktverlust kommen. Dieser Kontaktverlust kann periodisch wiederkehrend auftreten und ist dann schwingungsinduziert und häufig auch nur latent. Insbesondere zwischen Wickelrolle und Andruckwalze kann es aber auch ab einem gewissen Wickelrollendurchmesser beziehungsweise ab einer gewissen Anzahl von Materialbahnlagen auf der Wickelrolle zu, in Y-Richtung zumindest abschnittsweise längerem Verlust des Nipkontakts kommen.There may be a loss of contact between the winding rollers forming in the winding process and the rollers acting on them during the winding process. This loss of contact can occur periodically recurring and is then vibration induced and often only latent. In particular, between winding roll and pressure roller but it can also come from a certain winding roll diameter or from a certain number of material web layers on the winding roll, in the Y direction at least partially longer loss of Nipkontakts.
Walze und Wickelrolle stehen jedoch nur bei Nipkontakt in Wechselwirkung zueinander. Deshalb ist es insbesondere bei schwingungsreduzierenden Maßnahmen wichtig, über das Vorhandensein von Nipkontakt diskret oder kontinuierlich informiert zu werden.However, the roller and the winding roller interact with each other only when the nip contact is established. Therefore, it is important, especially in vibration-reducing measures, to be informed discreetly or continuously about the presence of nip contact.
Somit lassen sich beispielsweise „Bremsspuren” auf der Materialbahnoberfläche” verhindern.Thus, for example, "skid marks" on the material web surface "can be prevented.
Bevorzugt ist mindestens eine Walze mit einer aktiven oder passiven Dämpfungseinrichtung dämpfbar.Preferably, at least one roller with an active or passive damping device can be damped.
Ebenso bevorzugt kann mindestens eine Walze mit einer aktiven oder passiven Tilgungseinrichtung dämpfbar sein.Also preferably, at least one roller with an active or passive repayment device can be damped.
Dabei kann es von Vorteil sein, wenn mindestens eine Walze, insbesondere die Auflagewalze, segmentweise mittels der Dämpfungseinrichtung oder der Tilgungseinrichtung dämpfbar ist.It may be advantageous if at least one roller, in particular the support roller, segmentally by means of the damping device or the repayment device is damped.
Während es bei zuvor genannten Ausführungsformen in der Praxis in bevorzugter Weise, jedoch nicht erschöpfend, um schwingungsreduzierende Maßnahmen ging, die mittels der Antriebseinrichtung erzielt werden können, stellen die letztgenannten drei Ausgestaltungen Möglichkeiten zur überlagerten Einwirkung mittels insbesondere um einen linearen Freiheitsgrad bewegbaren Dämpfungsbeziehungsweise Tilgungseinrichtungen dar. Auch hier können alle vorhandenen Nips wirksam genutzt werden.While in previous embodiments in practice, preferably, but not exhaustively, went to vibration-reducing measures that can be achieved by means of the drive means, provide The latter three embodiments possibilities for superimposed action by means in particular by a linear degree of freedom movable Dämpfungsbeziehungsweise eradication devices. Again, all existing nips can be used effectively.
Diese Maßnahmen bieten deshalb ein besonders hohes Potenzial nutzbarer Synergieeffekte, weil sich die zunächst um Rotationsachsen bewegenden Schwingungen aus Niprichtung auf die Lager der Walzen durchstellen und sich hier lineare Wirkungskomponenten ergeben, denen, sowohl im Makro-, wie im Mikrobereich, massebehaftet also hauptsächlich im niederfrequenten, wie im hochfrequenten Schwingungsbereich, wirksam begegnet werden kann.These measures therefore offer a particularly high potential for useful synergy effects, since the oscillations of the nip direction, which initially move around axes of rotation, penetrate the bearings of the rollers and result in linear components of action which, in the macro as well as in the micro range, are mass-laden, ie mainly in the low-frequency range , as in the high-frequency vibration range, can be effectively countered.
Auch kann es fallweise von zusätzlichem Vorteil sein, wenn eine Walze, insbesondere die Auflagewalze gesamtheitlich und/oder segmentweise entlang der Umfangsrichtung der Wickelrolle bewegbar angeordnet ist.It may also be occasionally of additional advantage if a roller, in particular the support roller is arranged to be movable in entirety and / or in segments along the circumferential direction of the winding roller.
Auf diese Weise ist eine zusätzliche geometrische Stabilisierung der Wickelrollen möglich, wobei die sich daraus ergebenden Synergieeffekte zum prozesssicheren Betreiben des Wickelprozesses genutzt werden können.In this way, an additional geometric stabilization of the winding rolls is possible, with the resulting synergy effects can be used for process reliable operation of the winding process.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung.Further advantageous embodiments will become apparent from the description and the drawings.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur näher beschrieben.The invention will be described in detail in an embodiment with reference to the single figure.
Als Ausschnitt einer Rollenwickelvorrichtung R ist ein Aufwickelbereich dargestellt, der zwei Tragwalzen
Eine Auflagewalze
Es ist auch denkbar, dass eine Walze
Ferner können im Bereich der Walzenachse und/oder innerhalb des Walzenmantels der Tragwalzen
Bevorzugt steht die Steuer-/Regeleinheit auch, direkt oder über zwischengeschaltete weitere Steuer-/Regeleinrichtungen, auch mit den Antriebsmotoren und optional vorhandenen Dämpfungs- oder Tilgungseinrichtungen in Wirkverbindung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Tragwalze
Die Auflagewalze
Die Tragwalze
Die Benennung der Pfeile ergibt sich dabei wie folgt: S für statischer Anteil, P für periodischer Anteil, der erste Index benennt jeweils die Walze, der zweite Index den Freiheitsgrad. Der periodische Anteil ist dabei vorzugsweise hochfrequent gesteuert beziehungsweise geregelt und bewegt sich vorteilhaft in Frequenzbereichen über 8 Hz.The naming of the arrows results as follows: S for static component, P for periodic component, the first index names the roller, the second index the degree of freedom. The periodic component is preferably controlled or regulated high frequency and moves advantageously in frequency ranges above 8 Hz.
Für die Tragwalze
Die Andruckwalze
Die Andruckwalze
Ist die Andruckwalze
Für die gesteuerte/geregelte Einflussnahme der Walzen über die Nips ist es deswegen häufig von entscheidender Bedeutung, ob die Einflussnahmen in Phase, oder phasenverschoben, reagierend oder vorausschauend (Feedback/Feedforward) eingebracht werden.For the controlled / controlled influence of the rolls over the nips, it is therefore often of decisive importance whether the influence is introduced in phase, or phase-shifted, reactive or forward-looking (feedback / feedforward).
Ferner lässt sich eine Regelungssoftware verwenden, die auch auf maschinenbedingte Störeinflüsse vorausschauend agiert und insbesondere als selbstlernendes System ausgebildet ist.Furthermore, it is possible to use a control software which also anticipates machine-related disturbances and, in particular, is designed as a self-learning system.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Tragwalzeking roll
- 22
- Tragwalzeking roll
- 33
- Auflagewalzeplaten
- 44
- Wickelhülsemandrel
- 55
- Wickelrollereel
- 66
- Antriebsmotordrive motor
- 77
- Sensorsensor
- 88th
- Bezugreference
- 99
- Steuer-/RegelungseinrichtungControl / regulating device
- 1010
- aktive Dämpfungseinrichtungactive damping device
- 1111
- passive Dämpfungseinrichtungpassive damping device
- 12 12
- TilgereinrichtungTilgereinrichtung
- S1-1 S 1-1
- statischer Anteil-Walze 1-Freiheitsgrad 1 static proportion roll 1 degree of freedom 1
- R1-1 R 1-1
- periodischer Anteil-Walze 1- Freiheitsgrad 1 periodic proportion roll 1 degree of freedom 1
- S1-2 S 1-2
- statischer Anteil-Walze 1-Freiheitsgrad 2 static proportion roll 1 degree of freedom 2
- P1-2 P 1-2
- periodischer Anteil-Walze 1-Freiheitsgrad 2 Periodic proportion roll 1 degree of freedom 2
- S2-1 S 2-1
- statischer Anteil-Walze 2-Freiheitsgrad 1 static proportion roll 2 degree of freedom 1
- P2-1 P 2-1
- periodischer Anteil-Walze 2-Freiheitsgrad 1 Periodic proportion roll 2 degree of freedom 1
- S2-2 S 2-2
- statischer Anteil-Walze 2-Freiheitsgrad 2 static proportion roll 2 degree of freedom 2
- S3-1 S 3-1
- statischer Anteil-Walze 3-Freiheitsgrad 1 static proportion roll 3 degree of freedom 1
- P3-1 P 3-1
- periodischer Anteil-Walze 3-Freiheitsgrad 1 periodic proportion roll 3 degree of freedom 1
- S3-2 S 3-2
- statischer Anteil-Walze 3-Freiheitsgrad 2 static proportion roll 3 degree of freedom 2
- P3-2 P 3-2
- periodischer Anteil-Walze 3-Freiheitsgrad 2 periodic proportion roll 3 degree of freedom 2
- S3-3 S 3-3
- statischer Anteil-Walze 3-Freiheitsgrad 3 static proportion roll 3 degree of freedom 3
- P3-3 P 3-3
- periodischer Anteil-Walze 3-Freiheitsgrad 3 periodic proportion roll 3 degree of freedom 3
- MM
- Materialbahnweb
- RR
- RollenwickelvorrichtungReel winding device
- hH
- (offener) Spalt(open) gap
- XX
- X-RichtungX-direction
- YY
- Y-RichtungY-direction
- ZZ
- Z-RichtungZ-direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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