DE102010030201A1

DE102010030201A1 - Anordnung und Verfahren beim Aufwickeln einer Faserbahn

Info

Publication number: DE102010030201A1
Application number: DE102010030201A
Authority: DE
Inventors: Jari Titta; Tatu PITKÄNEN; Marko Tiilikainen; Matti M. Kemppainen; Risto Maekinen; Teppo Kojo; Hannu Kasula
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2010-12-30
Also published as: FI121593B; FI20095689A; FI20095689A0

Abstract

Bei einer Anordnung und einem Verfahren im Zusammenhang mit einem Aufwickler (1), bei der der Aufwickler (1) zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Faserbahn (W) als Maschinenrolle (6) um eine Tambourwalze (5) herum angeordnet ist, lassen sich zum Bilden eines Walzenspaltkontakts eine Wickeltrommel (10) des Aufwicklers (1) und die aufzuwickelnde Maschinenrolle (6) gegeneinander pressen und die Faserbahn (W) ist oszillierend in der Weise aufwickelbar, dass die Tambourwalze (5) und die Wickeltrommel (10) um eine sich in vertikaler Richtung bewegende virtuelle Achse (O) herum vor und zurück drehbar sind, wobei hinsichtlich der Wickeltrommel (10) in oberer Fließrichtung als nächste Walze eine Lauffähigkeitseinstellwalze (18) vorhanden ist, deren Wölbung (Δ) und Wölbungsrichtung (α) der Oszillation entsprechend in der Weise aktiv veränderbar sind, dass die von der Oszillation verursachte Spannung der Ränder der Faserbahn (W) mindestens teilweise kompensierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung in Verbindung mit einem Aufwickler, bei der der Aufwickler zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Faserbahn als Maschinenrolle um eine Tambourwalze angeordnet ist, wobei zum Bilden eines Walzenspaltkontakts eine Wickeltrommel des Aufwicklers und die aufzuwickelnde Maschinenrolle sich gegeneinander pressen lassen und die Faserbahn oszillierend in der Weise aufwickelbar ist, dass die Tambourwalze und die Wickeltrommel um eine sich in vertikaler Richtung bewegende virtuelle Achse vor und zurück drehbar sind.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren beim Aufwickeln einer Faserbahn, bei der die Faserbahn kontinu ierlich als Maschinenrolle um eine Tambourwalze aufgewickelt wird, wobei zum Bilden eines Walzenspaltkontakts eine Wickeltrommel eines Aufwicklers und die aufzuwickelnde Maschinenrolle gegeneinander gepresst werden und die Faserbahn oszillierend in der Weise aufwickelbar ist, dass die Tambourwalze und die Wickeltrommel um eine sich in vertikaler Richtung bewegende virtuelle Achse vor und zurück drehbar sind.
Ein Aufwickler ist eine Vorrichtung, die ein als endlose Faserbahn zu erzeugendes Material in Rollenform als Maschinenrolle aufwickelt. Beim Produktionsablauf für eine Faserbahn ist das Aufwickeln allgemein ein erster Teilablauf, bei dem die kontinuierliche Produktion sequentiell kontinuierlich unterbrochen wird. Die Maschinenrolle wird um eine als Wickelkern dienende Tambourwalze herum gebildet, das heißt, dass eine auf einer Maschinenrolle befindliche Faserbahn einen Anfang und ein Ende besitzt. Der ständige Trend in der Branche ist eine dauernde Zunahme der Größe von Maschinenrollen, was einen ständigen Entwicklungsbedarf für Aufwickler zur Folge hat. Da es sich jedoch um eine dynamische Umgebung handelt und die Faserbahn ein für verschiedene Fehler empfindliches aufzurollendes Material ist, kommt der von dem Aufwickler durchzuführenden Aufgabe zum Aufrechterhalten des Nutzungsgrades für eine Papier- oder Kartonmaschine eine erhebliche Bedeutung zu. Als ein Grund für die ständige Zunahme der Größe von Maschinenrollen steht der Wunsch, für die Produktion einer Faserbahn weniger denn je Anfänge und Enden zu erhalten, die eine Produktion beeinträchtigen oder stören und den Nutzungsgrad senken.
Das Kontrollieren des Laufverhaltens und der Wicklung von leichten Faserbahnsorten mit Hilfe eines Aufwicklers ist besonders herausfordernd, da leichte Faserbahnsorten allgemein von ihrer Zug- und Reißfestigkeit her schwächer als schwere Faserbahnsorten und somit für eine Beschädigung anfällig sind. Ein Riss in der Faserbahn verursacht einen Bruch der Faserbahn, was zur Folge hat, dass die Produktion für die Zeit stoppt, bis das Kopfstück der Faserbahn wieder, durch die Produktionsmaschine hindurchgeführt und das Aufwickeln auf eine neue Tambourwalze begonnen werden kann. Im Zusammenhang mit dem Wechsel der Maschinenrolle wird die Faserbahn absichtlich durchtrennt und die von der Produktionsmaschine kommende Faserbahn wird zu einer neuen Tambourwalze geführt, damit sie auf dieser aufgerollt wird. Mit einer leichten Faserbahnsorte ist dies eigentlich eine einfache Maßnahme, da die Faserbahn leicht bricht. Andererseits bricht die Faserbahn nicht unbedingt in der gewünschten Art und Weise, wobei die Faserbahn zwar bricht, aber nicht beginnt, sich in der gewünschten Art und Weise um die neue Tambourwalze herumzuwickeln. In einigen Fällen bildet sich auf dem Grund der Maschinenrolle am Anfang der Faserbahn ein vielfach gefälteltes zusammengeknülltes Bündel, dass auch durch die zahlreichen aufgewickelten Schichten ”sichtbar” ist und eine mögliche Wickelfehlerstelle verursacht.
Eine derartig herausfordernde Situation liegt zum Beispiel beim Produzieren einer dünnen bzw. von ihrem Quadratmetergewicht her leichten Faserbahnsorte vor, zum Beispiel leichtere Sorten einer Warenpalette, die mit einer bestimmten Produktionsmaschine zu produzieren sind. Mit dünnen oder leichten Faserbahnsorten kann auch ein kleiner beginnender Riss zu einem unkontrollierten Reißen führen. Prinzipiell ist eine Wasserschneidvorrichtung eine der am genauesten kontrollierbaren Wechselwalzentypen für einen Aufwickler, mit der man unter geeigneten Bedingungen die Bildung einer gut begonnenen Maschinenrolle bzw. einen verhältnismäßig glatten Maschinenrollengrund zustande bringen kann. Ein Wasserschneidwechsel kann misslingen, wenn das Einreißen einer leichten Faserbahn seinen Anfang an der Wasserschneidstelle hat. Im Allgemeinen erfolgt Wasserschneiden mit zwei Wasserschneiddüsen von der Mitte der Faserbahn aus in Querrichtung hin zu den Rändern, wobei beim Vorlaufen der Faserbahn im Laufe des Schneidens ein spitzer Keil gebildet wird, der zum Aufwickeln um eine neue Tambourwalze herum gelangt oder gelenkt wird. Schwänze bzw. Enden, die sich entsprechend an der Randseite des wassergeschnittenen Keils bilden, verbleiben an der Oberfläche der alten Maschinenrolle. Diese Schwänze halten die eingestellte Spannung der Faserbahn nicht aus, sondern irgendwann verursacht die Spannung der Faserbahn ein Abtrennen des nicht abgeschnittenen Schwanzes. Wenn dieses Abtrennen zu schnell nach dem Beginn des Wasserschneidens erfolgt, hat sich die abgeschnittene Spitze noch nicht um die neue Maschinenrolle herumgewickelt und ein Misslingen des Wechsels ist möglich. Die lokalen Spannungsunterschiede in Querrichtung verschlimmern die Situation. Ein Bruch kann seinen Anfang auch am Rand haben, insbesondere wenn das Spannungsniveau am Rand höher ist als in der Mitte.
Im Zusammenhang mit dieser Beschreibung der Erfindung werden zum Erleichtern der Erklärung folgende Bezeichnungen verwendet: Für Maschinenrichtung (machine direction, MD) wird die Bezeichnung X-Richtung, für Querrichtung (cross direction, CD) die Bezeichnung Y-Richtung und für Höhenrichtung (elevation) die Bezeichnung Z-Richtung verwendet. Für die Einlaufrichtung der Faserbahn wird die Bezeichnung obere Fließrichtung und für die Ablaufrichtung der Faserbahn die Bezeichnung untere Fließrichtung verwendet. In diesem Zusammenhang wird für den Wickelkern die Bezeichnung Tambourwalze verwendet, doch genauso könnte dieser als Wickelachse bezeichnet werden.
Zweck der Erfindung ist, die Lauffähigkeit und Wechselsicherheit eines Aufwicklers zu verbessern. Mit Wechselsicherheit ist hier das Verhältnis von gelungenen Wechseln eines Aufwicklers während einer Wechsel sequenz und von Wechseln gemeint, die mit einer Bruchsituation endeten.
Weiterhin besteht der Zweck einer Ausführungsform der Erfindung darin, von der Oszillation der Maschinenrolle verursachte Schwankungen in der in x-Richtung verlaufenden Spannung der Faserbahn in y-Richtung der Faserbahn zu verbessern, d. h. die Schwankungen im Spannungsprofil der Faserbahn auszugleichen. Gegenstand der Erfindung ist insbesondere ein Verfahren im Zusammenhang mit einer derartigen Oszillationsweise, bei der die Wickeltrommel des Aufwicklers und die aufzuwickelnde Maschinenrolle gegeneinander zu einem Walzenspaltkontakt gepresst werden und die Oszillation durch Drehen der Maschinenrollen und der Wickeltrommel um eine in vertikaler Richtung verlaufende virtuelle Achse herum durchgeführt wird. Eine derartige Oszillation ist in der Veröffentlichung FI 20055278 dargestellt.
Zweck einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es auch, ein Verfahren zustande zu bringen, mit dessen Hilfe bei dem mit der Wasserschneidvorrichtung durchzuführenden Durchtrennen für den Wechsel der Faserbahn ein Einreißen der Faserbahn in Querrichtung verzögert werden kann, wobei sich das Verhältnis zwischen der in Querrichtung geschnittenen und eingerissenen Faserbahnbreite ändern lässt.
Für eine Anordnung nach der Erfindung im Zusammenhang mit einem Aufwickler ist charakteristisch, dass als nächste Walze hinsichtlich der Wickeltrommel in oberer Fließrichtung eine Lauffähigkeitseinstellwalze vorhanden ist, deren Wölbung und Wölbungsrichtung der Oszillation entsprechend in der Weise aktiv veränderbar sind, dass die von der Oszillation verursachte Spannung der Faserbahnränder mindestens teilweise kompensierbar ist.
Für ein Verfahren nach der Erfindung ist charakteristisch, dass in oberer Fließrichtung der Faserbahn die Wölbung und die Wölbungsrichtung der vor der Wickeltrommel befindlichen Lauffähigkeitseinstellwalze entsprechend der Oszillation in der Weise aktiv veränderbar sind, dass durch die Veränderung der Wölbung die von der Oszillation verursachte Spannung der Faserbahnränder zumindest teilweise kompensiert wird.
Eine Anordnung und ein Verfahren nach der Erfindung ermöglichen somit ein Verändern der Faserbahnstreckenlänge an verschiedenen Stellen der Faserbahn, und zwar in der Mitte und an beiden Rändern. Hierbei wird auch das Spannungsprofil für die Faserbahn lokal vor der Wickeltrommel verändert. Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht beim Wechsel das jeweils benötigte optimale Spannungsprofil für die Faserbahn und gleichzeitig zum Beispiel einen Wasserschneidwechsel von leichten Faserbahnsorten. Nach der Erfindung verwendet gleicht die Lauffähigkeitseinstellwalze von der Oszillation verursachte Spannungsunterschiede zwischen den Rändern und der Mitte der Faserbahn aus, wodurch sich ein Faltenbildungs- und Bahnbruchrisiko verringert. Auch die Faserbahneigenschaften bleiben gleichmäßiger erhalten, da die Ränder wegen einer übermäßigen Spannung nicht so stark gedehnt werden.
Unter dem im Zusammenhang mit dieser Erfindung verwendeten Ausdruck Lauffähigkeitseinstellwalze ist eine solche Walze gemeint, deren Eigenschaften mindestens die Einstellung der Wölbung und Wölbungsrichtung des Aufwicklers während der Produktionszeit umfassen, wobei die Lauffähigkeitseinstellwalze bei jeder Sequenz bzw. Unterphase der Sequenz des Aufwicklers auf eine zweckmäßige Art aktiv steuerbar ist. Hinsichtlich ihrer Konstruktion ist die Lauffähigkeitseinstellwalze bevorzugt eine in der Mitte gestützte Verbundwalze, die zwei im Bereich der Mittellinie der Walze gegeneinander abgestützte Mäntel umfasst, einen so genannten Außenmantel und einen Innenmantel, die mit Lagern in der Weise auf einer Stützkonstruktion abgestützt sind, dass es möglich ist, die Stellung der Mantelenden zueinander in radialer Richtung (Wölbungseinstellung) und in Richtung des Umfangs (Wölbungsrichtungseinstellung) einzustellen. Ein Beispiel für eine solche zum Verändern eines Spannungsprofils für eine Faserbahn geeignete Walze ist die vom Antragsteller dieses Patents entwickelte, unter dem Handelsnamen Fly master erhältliche Walze, deren Wölbung und Wölbungsrichtung aktiv verändert werden können. Diese Walze ist in dem erteilten Patent FI 115554 B und eine daraus weiterentwickelte Form in dem erteilten Patent FI 117646 E genauer beschrieben.
In der Patentveröffentlichung FI 20065764 ist nach einer bekannten Technik dargestellt, dass eine solche Walze nach den genannten Patenten FI 115554 B und FI 117646 E als Druckwalze für einen Aufwickler in der Weise verwendet werden kann, dass mit der Druckwalze an der zu bildenden Rolle eine von ihrer Richtung her schwach wölbende bzw. verbreiternde Anhaftung zustande gebracht wird.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, wobei
in 1a ein Aufwickler allgemein und eine Lauffähigkeitseinstellwalze dargestellt wird,
in 1b ein Beispiel einer Wölbung für eine Lauffähigkeitseinstellwalze hinsichtlich der Wölbungsrichtung rechtwinklig gesehen dargestellt wird,
in 1c ein Beispiel einer Wölbung für eine Lauffähigkeitseinstellwalze von der Seite her gesehen dargestellt wird,
in 2 eine von der Oszillation der Faserbahn verursachte Verteilung in y-Richtung einer Spannung in x-Richtung dargestellt wird,
in 3 ein Beispiel der Konstruktion einer Lauffähigkeitseinstellwalze dargestellt wird,
in 4 eine Faserbahn im Verlauf des Wasserschneidens dargestellt wird.
In 1 ist ein Überblick eines Aufwicklers 1 und einer Lauffähigkeitseinstellwalze 18 dargestellt. Der Aufwickler 1 ist zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Faserbahn W um eine Tambourwalze 5 als Maschinenrolle 6 angeordnet, wobei zum Bilden eines Walzenspaltkontakts sich eine Wickeltrommel 10 des Aufwicklers 1 und die aufzuwickelnde Maschinenrolle 6 gegeneinander pressen lassen und die Faserbahn W oszillierend in der Weise aufwickelbar ist, dass die Tambourwalze 5 und die Wickeltrommel 10 um eine sich in vertikaler Richtung bewegende virtuelle Achse O herum vor und zurück drehbar sind. Hierbei wird die Faserbahn W kontinuierlich um eine Tambourwalze 5 herum als Maschinenrolle 6 aufgewickelt, wobei zum Bilden eines Walzenspaltkontakts eine Wickeltrommel 10 des Aufwicklers 1 und die aufzuwickelnde Maschinenrolle 6 gegeneinander gepresst werden und die Faserbahn W gegebenenfalls in der Weise oszillierend aufwickelbar ist, dass die Tambourwalze 5 und die Wickeltrommel 10 über einen Walzenspalt N um eine sich in vertikaler Richtung bewegende virtuelle Achse O herum vor und zurück drehbar sind. So können mit Hilfe der Oszillation die verschiedenen Faserbahnschichten in y-Richtung auf eine Maschinenrolle etwas zueinander versetzt aufgewickelt werden, wobei sich die möglichen Dicke-, Bulk-, Zusammendrückbarkeits-, Feuchtigkeits- o. ä. Profilunebenheiten der Faserbahn etwas in der Maschinenrolle ausgleichen. Bei der Oszillation kann das als Kern der Maschinenrolle 6 vorhandene Ende der Tambourwalze 5 zum Beispiel in einem 10 Meter breiten Aufwickler ca. ±50 mm in x-Richtung versetzt werden. Bevorzugt läuft die vertikal verlaufende virtuelle Achse O über den Walzenspalt N, aber sie kann auch zum Beispiel über der Mitte oder der Einlaufkante der Wickeltrommel oder alternativ über irgendeiner Stelle der Maschinenrolle verlaufend angeordnet werden.
Hinsichtlich der Wickeltrommel 10 befindet sich in der oberen Fließrichtung als nächste Walze die Lauffähigkeitseinstellwalze 18, deren Wölbung Δ und Wölbungsrichtung α (die Richtungen sind in 1b und 1c beispielhaft anschaulicher dargestellt) gemäß der Oszillation in der Weise aktiv veränderbar sind, dass die von der Oszillation verursachte Spannung der Ränder W_e der Faserbahn W mindestens teilweise kompensierbar ist. Eine Veränderung der Wölbung kompensiert mindestens teilweise die von der Oszillation verursachte Spannung der Ränder W_e der Faserbahn W in der Weise, dass die Streckenlänge, welche die Faserbahn durchläuft, sich in unterschiedlicher Breitenrichtung der Faserbahn ändert, wenn die Wölbung und Wölbungsrichtung der Lauffähigkeitseinstellwalze verändert werden. Die Oszillation verursacht ihrerseits an den Randbereichen der Faserbahn eine Dehnung der Faserbahn bzw. eine Verlängerung der Strecke. Diese von der Oszillation verursachte Spannung der Faserbahnränder ist genauer in der in 2 dargestellten Spannungsaufteilung in y-Richtung veranschaulicht. Zum Beispiel verursacht ein 50 mm Oszillationsversatz in x-Richtung mit einer bestimmten Faserbahnsorte verglichen mit der x-Position der Mittellinie C ca. 5 Meter von der Mittellinie C im Randbereich der Faserbahn um 180 N/m mehr Spannung.
Bevorzugte Ausführungsformen nach 1a, 1b und 1c sind zum Beispiel, dass die Wölbung Δ der Lauffähigkeitseinstellwalze an der Mittellinie C der Lauffähigkeitseinstellwalze gemessen zwischen 0–150 mm einstellbar ist. Weiterhin ist nach einer bevorzugten Ausführungsform die Wölbungsrichtung α der Lauffähigkeitseinstellwalze 18, verglichen mit der einstellbaren Nullrichtung, um ±30° ausrichtbar. Es ist auch vorteilhaft, dass die Stellung der Lauffähigkeitseinstellwalze zum Einstellen des Anstellwinkels β für die Wickeltrommel 10 der Faserbahn W regulierbar ist. Hierbei kann der Abdeckwinkel der Faserbahn W, also der Winkel, an dem sich die Faserbahn mit der Oberfläche der Wickeltrommel 10 vor dem Übergang auf die Maschinenrolle in Kontakt befindet, bei Bedarf eingestellt werden. Desgleichen ist zum Beispiel beim Einführvorgang bei der Zuführung der Faserbahn zum Aufwickler ein flacher Abkantwinkel um die Walze herum allgemein leichter als ein steiler Winkel. Diese Einstellbarkeit ermöglicht zum Beispiel, dass für die Einführung der Faserbahn die Lauffähigkeitswalze auf eine Position gesetzt wird, in der der Abkantwinkel um die Walze herum nur 30 Grad beträgt, während eine normale Produktionsbetriebsposition derart sein kann, dass der Abkantwinkel 100 Grad beträgt. Allgemein minimiert bei der Oszillation eine vertikale Einführung von der vor der Wickeltrommel 10 befindlichen Lauffähigkeitseinstellwalze zur Wickeltrommel die Spannungsunterschiede zwischen den Rändern W_e und dem Mittelbereich C, da die Entfernung zwischen diesen Walzen sich nur wenig verändert. Einerseits ermöglicht die Lauffähigkeitseinstellwalze das Einführen der Bahn auf der Wickeltrommel in einem kleineren Winkel als 90 Grad (vertikale Einführung). Hierbei wird die Einführung vor allem im Fall einer seillosen Einführung durch ein vorteilhafteres Layout erleichtert. Auch eine Positionierung der Wechselvorrichtungen (zum Beispiel Wasserschneidbalken) ist wegen eines vorteilhafteren Layouts leichter vor einer Wickeltrommel durchzuführen.
Weiterhin ist eine bevorzugte Ausführungsform in 1b veranschaulicht, in der die Wölbungsrichtung der Lauffähigkeitseinstellwalze 18 sich durch Verändern der Stellung der Enden der Lauffähigkeitseinstellwalze 18 zueinander einstellen lässt, wobei der Abgangswinkel θ für die Faserbahn W von der Lauffähigkeitseinstellwalze 18 einstellbar ist. In der Praxis kann dies zum Beispiel mit den gleichen Vorrichtungen verwirklicht werden wie die Einstellung der Wölbung Δ, aber die Enden der Lauffähigkeitseinstellwalze 18 werden miteinander in einer leicht unterschiedlichen Art gesteuert.
In 2 ist eine Beispielsberechnung über eine von einer Verdrehung der Faserbahn verursachte Spannungsveränderung dargestellt. Es handelt sich um WF-Papier, das folgende Eigenschaften aufweist:
Quadratmetergewicht: 100 g/m², Feuchtigkeit 5%
S_MD = 600000 N/m
S_CD = 250000 N/m
S_MDCD = 300000 N/m
V_MD = 0,70
V_CD = 0,30
Faserbahnbreite = 10 m
Freier Abstand = 5 m
Drehung der Wickeltrommel: s = 50 mm (pro Kopf, die Mittellinie C bleibt an ihrer Stelle).
Eine Veränderung der Spannung hängt von einer freien Bahnlänge und die freie Bahnlänge wiederum vom Halten der Walzen ab. Die Walze nach der Verdrehstelle ist in diesem Beispiel eine haltende Wickeltrommel. Wenn die Walzen in der Weise haltend sind, dass das Halten einer Walze größer ist als der über der Walze entstehende Spannungsunterschied, ist die freie Bahnlänge der Abstand der Walzen. Wenn zwischen Walzen und Bahn ein Luftfilm vorhanden ist, erstreckt sich die freie Bahnlänge entsprechend auf die folgende haltende Walze. In der Praxis liegen die Fälle allgemein zwischen diesen Extremfällen. Die Walzen können an den Rändern rutschen und in der Mitte halten. Die Veränderung der Spannung beträgt: ΔT = Δε·S, wobei S die Zugsteifigkeit von Papier in Maschinenrichtung ist und Δε die Veränderung der Dehnung. Typische Werte für die Zugsteifigkeit der Faserbahn sind unter anderem folgende: LWC: S = 400000 N/m, WF: S = 600000 N/m, Liner: S = 800000 N/m. Aus 2 ist leicht wahrnehmbar, dass bei einem verhältnismäßig kurzen Abstand von 5 Metern die Faserbahnränder verhältnismäßig stark gespannt sind. Bei diesem Beispiel beträgt die Größenordnung der Spannung an den Rändern, verglichen zum Mittelbereich, 180 N/m. Ein solcher Spannungsunterschied kann ein Fälteln der Faserbahn oder im ungünstigsten Fall sogar einen Bruch der Faserbahn verursachen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Wölbung und/oder die Wölbungsrichtung der Lauffähigkeitseinstellwalze 18 nach einer Oszillationssequenz für den Aufwickler 1 aktiv zum örtlichen Verändern des Spannungsprofils für die Faserbahn W vor der Wickeltrommel 10 verändert. Dieses Spannen und die sich als dessen Folge möglicherweise ändernde Lauffähigkeit können durch den Operator wahrgenommen werden und danach kann das Setzen von geeigneten Kompensationspara metern im Steuersystem für die Lauffähigkeitseinstellwalze erfolgen. Eine zweite Alternative ist, dass die Wölbung und/oder Wölbungsrichtung der Lauffähigkeitseinstellwalze 18 entsprechend dem gemessenen vorherrschenden Spannungsprofil für die Faserbahn W hinsichtlich der Lauffähigkeit in einen optimalen Wert verändert wird.
In 3 wird ein Beispiel einer Konstruktion der Lauffähigkeitseinstellwalze dargestellt. In 3 ist die Lauffähigkeitseinstellwalze 18 eine in der Mitte abgestützte Verbundwalze, die zwei im Bereich der Mittellinie der Walze gegeneinander abgestützte Mantel umfasst, einen Außenmantel 181 und einen Innenmantel 182, die mit Lagern 185 in der Weise auf einer Stützkonstruktion 60, 80 abgestützt sind, dass die Stellung der Mantelenden 56, 66 zueinander in radialer Richtung zum Einstellen der Wölbung Δ der Lauffähigkeitseinstellwalze 18 einstellbar ist. Weiterhin ist die Lauffähigkeitseinstellwalze 18 mit Lagern 185 in der Weise auf einer Stützkonstruktion 60, 80 abgestützt, dass die Stellung der Mantelenden 56, 66 zueinander in Richtung α des Umfangs zum Einstellen der Wölbungsrichtung α der Lauffähigkeitseinstellwalze 18 ein stellbar ist. In der Praxis kann dies in einer Konstruktion nach 3 in der Weise ausgeführt werden, dass die Richtung der Leiter 82 in Hinsicht auf die übrige Konstruktion geändert werden kann. In der Praxis gibt es zu dieser Verwirklichung mehrere verschie dene Alternativen und Möglichkeiten, das Hauptprinzip ist jedoch das gleiche. In 3 sind auch beispielhaft Stellantriebe 86, 90 für eine radiale Einstellung dargestellt.
In 4 wird eine Situation dargestellt, bei der eine dünne bzw. von ihrem Quadratmetergewicht her leichte Faserbahnsorte produziert wird, zum Beispiel leichtere Sorten einer Warenpalette, die mit einer bestimmten Produktionsmaschine zu produzieren sind. Bei dünnen oder leichten Faserbahnsorten kann auch ein kleiner beginnender Riss zu einem unkontrollierten Reißen führen. Prinzipiell ist eine Wasserschneidvorrichtung einer der am genauesten zu kontrollierbaren Wechselvorrichtungstypen für einen Aufwickler, mit der man unter geeigneten Bedingungen die Bildung einer gut begonnenen Maschinenrolle bzw. einen verhältnismäßig glatten Maschinenrollengrund zustande bringen kann. Ein Wasserschneidwechsel kann misslingen, wenn das Einreißen 15 einer leichten Faserbahn seinen Anfang an der Wasserschneidstelle 10 hat. Im Allgemeinen erfolgt Wasserschneiden mit zwei Wasserschneiddüsen 12 von der Mitte C der Faserbahn in Querrichtung zu den Rändern W_e der Faserbahn hin, wobei beim Vorlaufen der Faserbahn W im Laufe des Schneidens in Richtung des Pfeils A ein spitzer Keil gebildet wird, der zum Aufwickeln um eine neue Tambourwalze herum gelangt oder gelenkt wird. Die Schneidstrecke 11 ist typischerweise etwas gewölbt gebildet, da die Faserbahn W mit einer Stan dardgeschwindigkeit vorläuft und die Beschleunigung der Wasserschneiddüsen von der Nullgeschwindigkeit bis zur maximalen Geschwindigkeit einige Zeit erfordert. In 4 ist der Teil der vorgesehenen Wasserschneidstrecke, der noch nicht geschnitten ist, mit einer unterbrochenen Linie 11 dargestellt. An der Randseite des wassergeschnittenen Keils sich bildende Schwänze bzw. Enden an der Faserbahn W verbleiben an der Oberfläche der Maschinenrolle. Diese Schwänze halten die eingestellte Spannung der Faserbahn nicht aus, sondern irgendwann verursacht die Spannung der Faserbahn W ein Abtrennen des nicht abgeschnittenen Schwanzes entlang des in 4 dargestellten beispielhaften Risses 15. Wenn dieses Abtrennen nach dem Beginn des Wasserschneidens zu schnell erfolgt, hat sich die abgeschnittene Spitze noch nicht um die neue Maschinenrolle herumgewickelt und ein Misslingen des Wechsels ist möglich. Die lokalen Spannungsunterschiede in Querrichtung verschlimmern die Situation. Ein derartiger die Situation verschlimmernder Spannungsunterschied in Querrichtung vermag die Richtung des Risses vollkommen in x-Richtung zu ändern, wobei die Faserbahn nicht bricht, sondern der Riss in Richtung des Vorlaufs der Faserbahn fortschreitet. So etwas ist mit einer Wasserschneidvorrichtung sehr unwahrscheinlich und in erster Linie mit einer Funktionsstörung verbunden, doch mit irgendwelchen anderen Wechselvorrichtungstypen ist dies wahrscheinlicher. Ein Bruch kann seinen Anfang auch am Rand haben, insbesondere wenn das das Spannungsniveau am Rand höher ist als in der Mitte. Prinzipiell kann versucht werden, die Situation durch Verringerung der Spannung der Faserbahn gerade vor dem Wasserschneiden zu korrigieren, wobei die Faserbahn nicht so leicht bricht. Eine bevorzugte Ausführungsform unabhängig vom Wechselvorrichtungstyp ist im Allgemeinen derart, dass das Spannungsprofil mit Hilfe der Lauffähigkeitseinstellwalze 18 während einer Wechselsequenz für den Aufwickler 1 verändert wird, auch wenn die Oszillationssequenz auf ihren Nullwert gestoppt ist. Ein optimales Spannungsprofil während einer Wechselsequenz ist nicht unbedingt das gleiche wie während des Produktionsbetriebs des eigentlichen Aufwicklers.
Weiterhin ist eine bevorzugte Ausführungsform mit einer Einführungssequenz beim Aufwickeln der Faserbahn verbunden. Hierbei ist die Oszillationssequenz während der Einführung der Faserbahn W oder für diese Zeit auf ihrem Nullwert gestoppt und die Wölbung und/oder Wölbungsrichtung der Lauffähigkeitseinstellwalze 18 wird in der Weise verändert, dass die Streckenlänge der Faserbahn von der vor der Lauffähigkeitseinstellwalze 18 in oberer Fließrichtung befindlichen Walze über die Lauffähigkeitseinstellwalze 18 bis zur Wickeltrommel 10 im Randbereich der Faserbahn W kürzer ist als im mittleren Bereich. So kann eine gewünschte sichere und schnelle Einführung sichergestellt werden, ohne dass der teilbreite Faserbahnstreifen wegen der mit der Ge ometrie der Faserbahnmaschine verbundenen Faktoren unnötig bricht.

1: Aufwickler
10: Wickeltrommel
11: Wasserschneidstrecke
12: Wasserschneiddüse
15: Faserbahnriss
18: Lauffähigkeitseinstellwalze
181: Außenmantel
182: Innenmantel
185: Lager
55, 65: Enden
60, 80: Stützkonstruktion
82: Leiter
86, 90: Stellantriebe
5: Tambourwalze
6: Maschinenrolle
W: Faserbahn
W_e: Faserbahnrand
N: Walzenspalt
C: Mittellinie
O: Oszillationsdrehachse
α: Richtungswinkel Wölbung
β: Anstellwinkel Faserbahn
Δ: Wölbung
θ: Abgangswinkel Faserbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- FI 20055278 [0008]
- FI 115554 B [0013, 0014]
- FI 117646 E [0013, 0014]
- FI 20065764 [0014]

Claims

Anordnung im Zusammenhang mit einem Aufwickler (1), bei der der Aufwickler (1) zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Faserbahn (W) als Maschinenrolle (6) um eine Tambourwalze (5) angeordnet ist, wobei zum Bilden eines Walzenspaltkontakts eine Wickeltrommel (10) des Aufwicklers (1) und die aufzuwickelnde Maschinenrolle (6) sich gegeneinander pressen lassen und die Faserbahn (W) oszillierend in der Weise aufwickelbar ist, dass die Tambourwalze (5) und die Wickeltrommel (10) um eine sich in vertikaler Richtung bewegende virtuelle Achse (O) herum vor und zurück drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich der Wickeltrommel (10) in oberer Fließrichtung als nächste Walze eine Lauffähigkeitseinstellwalze (18) vorhanden ist, deren Wölbung (Δ) und Wölbungsrichtung (α) der Oszillation entsprechend in der Weise aktiv veränderbar sind, dass die von der Oszillation verursachte Spannung der Ränder der Faserbahn (W) mindestens teilweise kompensierbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffähigkeitseinstellwalze (18) eine in der Mitte abgestützte Verbundwalze ist, die zwei im Bereich der Mittellinie der Walze gegeneinander abgestützte Mäntel umfasst, einen Außenmantel (181) und einen Innenmantel (182), die mit Lagern (185) in der Weise auf einer Stützkonstruktion abgestützt sind, dass die Stellung der Mantelenden (56, 66) zueinander in radialer Richtung zum Einstellen der Wölbung (Δ) der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) einstellbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lauffähigkeitseinstellwalze (18) eine in der Mitte abgestützte Verbundwalze ist, die zwei im Bereich der Mittellinie der Walze gegeneinander abgestützte Mäntel umfasst, einen Außenmantel (181) und einen Innenmantel (182), die mit Lagern (185) in der Weise auf einer Stützkonstruktion (60, 80) abgestützt sind, dass die Stellung der Mantelenden (56, 66) zueinander in Richtung des Umfangs (α) zum Einstellen der Wölbungsrichtung (α) der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) einstellbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung (Δ) der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) zwischen 0–150 mm, gemessen von der Stelle der Mittellinie (C) der Lauffähigkeitseinstellwalze, einstellbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbungsrichtung (α) der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) hinsichtlich der einstellbaren Nullrichtung um ±30° ausrichtbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung der Lauffähigkeitseinstellwalze zum Einstellen des Anstellwinkels (β) für die Wickeltrommel (10) der Faserbahn (W) regulierbar ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbungsrichtung der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) sich durch Verändern der Stellung der Enden der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) zueinander einstellen lässt, wobei der Abgangswinkel (θ) für die Faserbahn (W) von der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) einstellbar ist.
Verfahren beim Aufwickeln einer Faserbahn, bei der die Faserbahn (W) kontinuierlich als Maschinenrolle (6) um eine Tambourwalze (5) aufgewickelt wird, wobei zum Bilden eines Walzenspaltkontakts eine Wickeltrommel (10) eines Aufwicklers (1) und die aufzuwickelnde Maschinenrolle (6) gegeneinander gepresst werden und die Faserbahn (W) oszillierend in der Weise aufgewickelt wird, dass die Tambourwalze (5) und die Wickeltrommel (10) um eine sich in vertikaler Richtung bewegende virtuelle Achse vor und zurück gedreht werden, dadurch gekennzeichnet, dass in oberer Fließrichtung der Faserbahn (W) die Wölbung (Δ) und die Wölbungsrichtung (α) einer vor der Wickeltrommel (10) befindlichen Lauffähigkeitseinstellwalze (18) entsprechend der Oszillation aktiv verändert werden, so dass die Veränderung der Wölbung zumindest teilweise die von der Oszillation verursachte Spannung der Ränder der Faserbahn (W) kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung und/oder die Wölbungsrichtung der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) nach einer Oszillationssequenz für den Aufwickler (1) zum örtlichen Verändern des Spannungsprofils für die Faserbahn (W) vor der Wickeltrommel (10) aktiv verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung und/oder Wölbungsrichtung der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) entsprechend dem gemessenen vorherrschenden Spannungsprofil für die Faserbahn (W) hinsichtlich der Lauffähigkeit in einen optimalen Wert verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsprofil mit Hilfe der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) während einer Wechselsequenz für den Aufwickler (1) verändert wird, auch wenn die Oszillationssequenz auf ihren Nullwert gestoppt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Oszillationssequenz während der Einführung der Faserbahn (W) oder für diese Zeit auf ihren Nullwert gestoppt wird und die Wölbung und/oder Wöl bungsrichtung der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) in der Weise verändert wird, dass die Streckenlänge der Faserbahn von der vor der Lauffähigkeitseinstellwalze (18) in oberer Fließrichtung befindlichen Walze über die Lauffähigkeitseinstellwalze (18) zur Wickeltrommel (10) im Randbereich der Faserbahn W kürzer ist als im mittleren Bereich.