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Die Erfindung betrifft einen Doppeltragwalzenroller nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiger Doppeltragwalzenroller ist bekannt aus
EP 0 640 544 B1 . Durch ein fortschreitendes Senken der einen Tragwalze in Abhängigkeit vom zunehmenden Durchmesser des Wickels wird eine Achsverlagerung des Wickels entlang einer vorgegebenen, im wesentlichen vertikal an oder bezüglich der Vertikalen nur leicht geneigten Bewegungslinie ermöglicht. Die Wickelstation besteht zum einen aus den antreibbaren, parallel zueinander stehenden Tragwalzen und zum anderen aus Achsverlagerungsmitteln zum achsparallelen Verlagern der in Bahnlaufrichtung gesehen zweiten Tragwalze bezüglich der Achse der in Bahnlaufrichtung gesehenen ersten Tragwalze und zum Senken der zweiten Tragwalze in Abhängigkeit vom zunehmenden Durchmesser des aus Bahnen herzustellenden Wickels. Die Tragwalzen haben grundsätzlich einen unterschiedlichen Durchmesser, und ihre Achsen liegen während des Wickelns grundsätzlich in unterschiedlich hochgelegenen Horizontalebenen, wobei die Achse der zweiten Tragwalze während des Wickelns höher als die Achse der ersten Tragwalze gelegen ist.
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Die schwenkbare zweite Tragwalze erlaubt eine Verschiebung der Kräfteverteilung bei steigendem Wickeldurchmesser hin zur zweiten Tragwalze, wodurch während des Wickelvorganges Einfluss genommen werden kann auf die Wickelhärte, die sonst im wesentlichen durch die Auflagelast auf die erste Tragwalze bestimmt wird. Nachteilig ist, dass dieser Verschiebungsvorgang nur in geometrisch engen Grenzen nutzbar ist. Nachteilig ist ferner, dass die die Wickelqualität beeinflussenden Ungleichmäßigkeiten der zu wickelnden Bahn in der Länge, Breite und Dicke keine hinreichende Berücksichtigung finden.
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Aus
DE 296 10 197 U1 ist ein Doppeltragwalzenroller bekannt, bei der die in Bahnlaufrichtung erste Tragwalze gegenüber der zweiten Tragwalze während des Wickelvorgangs geregelt absenkbar ist. Eine an sich bekannte Belastungswalze ist relativbeweglich an einer etwa parallel zu den Tragwalzen sich über die gesamte Maschinenbreite erstreckenden Traverse befestigt. Die Traverse samt der Belastungswalze ist in an sich bekannter Weise mittels schwenkbar am Maschinengerüst um eine Schwenkachse gelagerten Tragarmen und an den Tragarmen angreifenden Antriebsmitteln in Abhängigkeit von der Durchmesserveränderung der zu wickelnden Rolle hebbar und für einen neuen Wickelvorgang wieder senkbar.
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Zur Optimierung der Wickelstruktur ist die Traverse um eine tragwalzenparallele erste Achse schwenkbar, und ein an der Traverse um eine tragwalzenparallele zweite Achse angelenkter Lenker bewirkt ein zwangsweises Verschwenken der Traverse mit der Belastungswalze um die erste Achse, wenn die Traverse mit der Belastungswalze in Anpassung an den zunehmenden Rollendurchmesser angehoben wird, so dass sich die Wirkrichtung der Belastungswalze auf die Rolle verändert. Die Lastverteilung der Belastungswalze auf die erste und die zweite Tragwalze lässt sich mit zunehmendem Rollendurchmesser im Sinne der Erzielung einer optimierten Wickelstruktur ändern. Die Lenkeranordnung führt dazu, dass bei zunehmendem Rollendurchmesser die Mittelpunktskurve der Belastungswalze eine vergleichsweise flache Grundbewegungslinie beschreibt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Doppeltragwalzenroller zum Aufwickeln von geschnitten zugeführtem Wickelgut auf mehrere Wickelkerne mit zwei achsparallelen Tragwalzen zu schaffen, der die Wickelqualität verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Hierdurch wird ein Doppeltragwalzenroller geschaffen, bei dem das Verstellen der mindestens einen Tragwalze zum Steuern der Auflagelastverteilung auf die beiden Tragwalzen durch die Rollen bei steigendem Rollendurchmesser zwangsgeführt übertragen wird auf die Führung zum seitlichen Fixieren der mehreren Wickelkerne. Die Führung der Rollenneigung folgt einem Nachstellmechanismus, der abhängig ist von einer Verlagerung der mindestens einen verstellbaren Tragwalze. Die Rollenqualität wird dadurch gesteigert, da die Auflage an der verstellbaren Tragwalze optimiert ist.
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Vorzugsweise unterstützt eine von oben aufgelegte Belastungswalze mit sich verändernden Kräften den Wickelvorgang. Die Belastungswalze sorgt in der Anfangsphase der Wicklung für die notwendige Auflagekraft. Mit steigendem Rollengewicht übernimmt die Belastungswalze zunehmend Fixierungs- und Dämpfungsaufgaben. Vorzugsweise ist die Belastungswalze mechanisch zwangsgeführt, so dass diese zu jedem Zeitpunkt des Wickelvorganges exakt in der Winkelhalbierenden belasten kann. Mit einem Absenken oder Anheben der mindestens einen Tragwalze und der mit dieser Bewegung mechanisch nachgeführten Belastungswalze kann ohne Geschwindigkeitsreduzierung und somit ohne Produktionsverlust in kürzester Zeit ein Schwingungsaufbau schnellstmöglich gestört werden. Vibrationen durch Unrundheiten einer Papierrolle können so vermieden werden.
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Vorzugsweise wird mindestens eine Schwingungsamplitude von Wickelvibrationen detektiert bzw. erfasst. Im Falle von sich bildenden Schwingungen kann durch ein bewusstes Anheben oder Absenken der mindestens einen verstellbaren Tragwalze das Schwingungssystem verstimmt werden. Zum einen kann in geringem Maß der Eigenfrequenzbereich der Konstruktion beeinflusst und zum anderen können die Amplituden und Phasenlagen der Schwingungen nachhaltig verändert werden. Dadurch kann bereits in der Entstehungsphase ein Aufschwingen verhindert werden. Wesentlich ist, dass dabei die Produktionsgeschwindigkeit konstant gehalten werden kann. Dadurch ergibt sich eine deutlich höhere Produktivität, als bei der im Stand der Technik üblichen Geschwindigkeitsreduzierung zur Veränderung der Erregerfrequenz. Erfindungsgemäß wird also im wesentlichen Einfluss genommen auf die Schwingungsamplitude, die insbesondere bei Kleinrollen im Durchmesserbereich von etwa 300 bis 1200 mm deutlichen Einfluss hat.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass die Unregelmäßigkeiten der zu wickelnden Bahn in der Länge, Breite und/oder Dicke sich während des Wickelvorganges aufaddieren und in der Lage sind, die Rollen selbst als auch die Konstruktion der Rollmaschine zum Schwingen anzuregen, und dass diese Schwingungen für negative Einflüsse auf die Wickelqualität ursächlich und für eine erhöhte Geräuschemission verantwortlich sind. Auch mechanische Schäden können hervorgerufen werden. Erfindungsgemäß werden durch eine Verstellung mindestens einer Tragwalze das Schwingungssystem und dessen Wickelvibrationen gestört. In kürzester Zeit – ohne Produktionsverlust durch Geschwindigkeitsreduzierung – kann bei Erreichen oder Überschreiten vordefinierter kritischer Beschleunigungs- oder Geschwindigkeitswerte der Rollmaschine über die Regelung die Verstellung der mindestens einen verstellbaren Tragwalze eingeleitet werden. Das Maß der Verlagerung der mindestens einen Tragwalze wird bestimmt durch die vorgebbaren Grenzwerte einer Schwingungsamplitude der Wickelvibrationen.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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1a bis 1c zeigen schematisch einen Doppeltragwalzenroller als Prinzipdarstellung in stirnseitiger Ansicht der Tragwalzen mit der mindestens einen verstellbaren Tragwalze in unterschiedlichen Verlagerungsstellungen gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2a bis 2c zeigen schematisch einen Doppeltragwalzenroller als Prinzipdarstellung in stirnseitiger Ansicht der Tragwalzen mit der mindestens einen verstellbaren Tragwalze in unterschiedlichen Verlagerungsstellungen gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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3 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Doppeltragwalzenrollers gemäß 2a bis 2c von einer Bahneinlaufseite her,
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4 zeigt schematisch eine perspektivische Ansicht des Doppeltragwalzenrollers gemäß 2a bis 2c von einer Bahnauslaufseite her,
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5 zeigt schematisch einen Doppeltragwalzenroller als Prinzipdarstellung in stirnseitiger Ansicht der Tragwalzen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Die Erfindung betrifft einen Doppeltragwalzenroller als Teil eines Rollenschneiders. Die Funktion des Rollenscheiders ist, eine auf einer Mutterrolle aufgewickelte Warenbahn in Breite und Durchmesser für den weiteren Veredelungsprozess zu konfektionieren. Dabei wird die dem Rollenschneider vorgelegte Mutterrolle unter definierten Warenzugkräften abgewickelt und über Schneideinheiten in gleich oder unterschiedlich breite Warenbahnen getrennt. Diese werden innerhalb der Aufrollung zu Papierrollen aufgewickelt.
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Wie 1a bis 1c zeigen, umfasst ein Doppeltragwalzenroller zum Aufwickeln von geschnitten zugeführtem Wickelgut auf mehrere Wickelkerne zwei achsparallel zueinander angeordnete Tragwalzen 1, 2, die in ihrem Zwickel ein Auflager 3 bilden für jede sich aus Wickelkern und Wickelgut bildende Rolle 4. Das Wickelgut ist eine Warenbahn, vorzugsweise aus Papier, Karton, Pappe, Tissue oder einem sonstigen, insbesondere synthetischen Material. Die Wickelkerne sind vorzugsweise Wickelhülsen aus einem wählbaren Material wie beispielsweise Karton oder Kunststoff. Die Rollen 4 sind achslos gelagerte Rollen 4, die längs von Walzenachsen 7, 8 der Tragwalzen 2, 1 aufgereiht in dem Auflager 3 angeordnet sind. Über Führungseinrichtungen 15 sind die mehreren Wickelkerne seitlich fixiert. Jeweils eine Führungseinrichtung 15 ist an einem seitlichen Ende des Doppeltragwalzenrollers vorgesehen, wie die 3 und 4 zeigen. Die Führungseinrichtungen 15 umfassen dazu vorzugsweise seitliche Führungselemente in Form von Pinolen 20, die als Arbeitsspindel in den jeweils endseitigen Wickelkern der mehreren Wickelkerne eingreifen.
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Mindestens eine der Tragwalzen 1, 2, hier die Tragwalze 2, die bahnauslaufseitig angeordnet ist, ist gegenüber der anderen Tragwalze 1 verstellbar. Verstellbar ist die mindestens eine Tragwalze 2 durch achsparalleles Verlagern derselben mittels einer Achsverlagerungseinrichtung 6. Die Achsverlagerungseinrichtung 6, die beidseitig endseitig der Tragwalzen 1, 2 vorgesehen ist, ist beispielsweise ein Schwenklager 16 mit einer ortsfesten Schwenkachse 17. Ein Tragwalzenlager 18 der Tragwalze 2 für die Walzenachse 7 ist an dem Schwenklager 16 beabstandet zur Schwenkachse 17 angeordnet. Beim Schwenken des Schwenklagers 16 wird die Tragwalze 2 gegenüber der Tragwalze 1 gehoben oder gesenkt und zudem mehr oder weniger von dieser beabstandet. Je nach Anordnung des Schwenkpunktes der Schwenkachse 17 zwischen den beiden Tragwalzen 1, 2 und der Beabstandung des Tragwalzenlagers 18 zur Schwenkachse kann die räumliche Ausrichtung der Verlagerungsbewegung der Tragwalzen 2 gegenüber der Tragwalze 1 gesteuert werden. Mittels eines Antriebstrangs 19 kann ein Maß bzw. die Größe der Verlagerung der mindestens einen verstellbaren Tragwalze 2 gegenüber der hier ortsfesten Tragwalze 1 vorgenommen werden. Die Bewegungsgröße der Verstellung der mindestens einen verstellbaren Tragwalze 2 ist bestimmbar durch eine wählbare Auflagenkraftverteilung zwischen den beiden Tragwalzen 1, 2. Die Auflagenkraftverteilung kann abhängig vom Wickelgut gewählt werden.
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Die Führungseinrichtungen 15 sind für die Ausführung einer zwangsgeführten Bewegung an jeweils ein Maschinenelement 21 angeschlossen, das eine Bewegungsgröße der Verstellung der mindestens einen verstellbaren Tragwalze 2 als abhängiger Nachstellmechanismus auf die Führungseinrichtung 15 überträgt.
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Die Führungseinrichtungen 15 umfassen für die Zwangsführung vorzugsweise schwenkbare Pinolenkästen 22. Dabei ist besonders bevorzugt, dass die schwenkbaren Pinolenkästen 22 und die verlagerbare Tragwalze 2 um einen gemeinsamen Schwenkpunkt einer Schwenkachse 17 schwenkbar sind.
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Die Pinolenkästen 22 weisen vorzugsweise jeweils eine Kulissenführung 23 auf, in der ein Pinolenschlitten 24 für die jeweilige Pinole 20 geführt ist.
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Das Maschinenelement 21 ist vorzugsweise ein Koppel- oder Lenkergetriebe mit einer Koppelplatte 25 und Koppelstangen 26, 27. Die Koppelstangen 26, 27 sind über Gelenke an der Koppelplatte 25 angelenkt. Die Koppelstange 26 besitzt eine ortsfeste Lagerung 28, während die Koppelstange 27 als Lenker für die Führungseinrichtung 15 an dem Schwenklager 16 angreift. Dadurch, dass die Koppelplatte 25 als ein Koppelschlitten in einer Kulissenführung 29 der Pinolenkästen 22 geführt ist, wird durch das Maschinenelement 21 in Form des hier vorgesehenen Koppel- oder Lenkergetriebes eine mechanische Zwangsführung auf Pinolenkästen 22 und die darin geführten Pinolenschlitten 24 der Pinolen 20 übertragen.
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Die mittels der Achsverlagerungseinrichtung 6 ausgeführte Verstellung der mindestens einen Tragwalze 2 während des Wickelns wird übertragen auf den jeweiligen Pinolenkästen 22, der keine eigene Bewegung sondern nur eine durch das Maschinenelement 21 vorgegebene Bewegung ausführen kann. Die Verstellung ist durch Achsverlagerungseinichtung 6 steuerbar und zwar durch ein wählbares achsparalleles Verlagern der Achse 7 der mindestens einen Tragwalze 2 zur Achse 8 der anderen Tragwalze 1.
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Die Verstellung der mindestens einen Tragwalze 2 erfolgt durch ein Betätigen des Schwenklagers 16. Dadurch wandern bedingt durch das Maschinenelement 21 die Auflagepunkte der Rolle 4 auf den Tragwalzen 1, 2 auseinander, wie die Abfolge der 1a bis 1c zeigt.
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Die beiden Tragwalzen 1, 2 bestehen vorzugsweise aus zwei parallel zueinander angeordneten, weitestgehend biegesteifen und angetriebenen Tragwalzen 1, 2. Die Tragwalzen 1, 2 sind ferner vorzugsweise beide rotationsangetrieben. Der Antrieb einer der Tragwalzen 1, 2 ist allerdings ausreichend. Wenn beide Tragwalzen 1, 2 angetrieben sind, wird die Verstellbewegung an der Tragwalze 1, 2 ausgeführt, die vorzugsweise momentgesteuert ist. Dies ist hier die Tragwalze 2. Damit werden weder die Bahngeschwindigkeit noch die Bahnzugregelung gestört. Die verstellbare Tragwalze 2 weist einen Antrieb auf, dessen Drehmoment vorzugsweise in Abhängigkeit ihrer Verstellung einstellbar ist.
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Die verstellbare Tragwalze 2 ist hier die bahnauslaufseitige Tragwalze 2. Alternativ oder zusätzlich ist auch die bahneinlaufseitige Tragwalze 1 verstellbar ausbildbar.
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Gemäß dem in den 2a bis 2c und 3 und 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist ferner eine Belastungswalze 5 an den Führungseinrichtungen 15 geführt. Mittels der Belastungswalze 5 wird die Rolle 4 mit einstellbarer Kraft an das von den Tragwalzen 1, 2 gebildete Auflager 3 angedrückt. Die Führungseinrichtungen 15 führen die Belastungswalze 5 zur Verstellung der mindestens einen Tragwalze 2 derart nach, dass die Belastungswalze 5 im wesentlichen in der Winkelhalbierenden der Auflagekraftverteilung zwischen den Tragwalzen 1, 2 belastet.
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Dazu wird über das Maschinenelement 21 und den jeweiligen Pinolenkasten 22 die Belastungswalze 5 mechanisch zwangsgeführt, so dass diese zu jedem Zeitpunkt des Wickelvorganges vorzugsweise exakt in der Winkelhalbierenden belastet, wie die Abfolge eines Wickelvorganges gemäß 2a bis 2c beispielhaft zeigt. Die Belastungswalze 5 besitzt dazu endseitig Führungsschlitten 30, die in einer Kulisse des jeweiligen Pinolenkastens 22 geführt sind.
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Die Belastungswalze 5 drückt die Rolle 4 mit einstellbarer Kraft an das von den Tragwalzen 1, 2 gebildete Auflager 3 an. Vorzugsweise unterstützt die beispielsweise van oben aufgelegte Belastungswalze 5 mit sich verändernden Kräften den Wickelvorgang, wozu eine Belastungsvorrichtung 9 vorgesehen sein kann. Dazu ist vorzugsweise ein Be-/Entlastungszylinder 31 vorgesehen, der an einem Schwenkhebel 32 angreift, um eine Belastungsvorrichtung 9, die auf die Belastungswalze 5 wirkt zu betätigen. Der Schwenkhebel 32 kann eine Horizontalführung bilden. Die Führung der Belastungswalze 5 durch den Führungsschlitten 30 ermöglicht eine asymmetrische Auflagekraftverteilung auf die Rolle 4.
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Eine notwendige Wickelhärte kann über eine Warenspannung, die an der bahneinlaufseitigen Tragwalze, hier der Tragwalze 1, herrschende Auflagekraft, durch ein Drehmoment an der verstellbaren Tragwalze 2 als auch durch die Auflagegeometrie in den Auflagepunkten einer Rolle 4 auf den Tragwalzen 1, 2 bestimmt werden. Die Belastungswalze 5 sorgt insbesondere in der Anfangsphase der Wicklung für eine Auflagekraft. Mit steigendem Rollengewicht übernimmt die Belastungswalze 5 dann vorzugsweise zunehmend Fixierungs- und Dämpfungsaufgaben. Dadurch, dass die Verstellung an der momentgesteuerten Tragwalze 2 ausgeführt werden kann, wird kein schädlicher Einfluss auf die Bahnzugregelung oder die Geschwindigkeitsregelung genommen.
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Wie vorstehend ausgeführt werden die Pinolenkästen 22 über das Maschinenelement 21 in Form eines Hebelgetriebes um eine gemeinsamen Drehpunkt der Schwenkachse 17 mechanisch zwangsgeführt verstellt. Dadurch unterliegt die Pinole 20 keiner Wegbegrenzung und ein Absenkweg wird deutlich vergrößert. Gleiche Wickelhärte über den Rollenquerschnitt ist das Ergebnis.
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Die zwischen der hier bahneinlaufseitigen Tragwalze 1 und der Rolle 4 wirkenden Auflagekraft ist eine wesentliche bestimmende Größe, für die sich in der Rolle 4 bildende Wickelhärte. Mit zunehmendem Rollendurchmesser wird die Kraftwirkung der Belastungswalze 5 durch das Eigengewicht der Rolle 4 ersetzt und zu einem großen Teil des Durchmesseraufbaues deutlich überschritten. Eine Entlastung der Auflagekraft an der ersten Tragwalze 1 kann standardmäßig nicht erfolgen. Durch ein Anheben oder Absenken der dazu zweiten Tragwalze 2 wird das Kräfteparallelogramm derart verschoben, dass die Auflagekräfte an der ersten Tragwalze 1 durch Absenken verringert werden und damit die Wickelhärte bildenden Kräfte deutlich länger beeinflussbar sind. Durch das mechanische Koppelgetriebe ist unabhängig vom Rollendurchmesser der Positionen der verstellbaren Tragwalze 2 gewährleistet, dass die Belastungswalze 5 im Wesentlichen mittig in der Winkelhalbierenden auf der Rolle 4 aufliegt. Das sichert für jede Position und Durchmesser der Rolle 4 eine geometrisch ideale Aufteilung der Aktions- und Reaktionskräfte und damit eine stabile Führung der Rolle 4. Negative Einflüsse auf die Rollenstruktur und Papierqualität durch wechselnde Auflagepositionen der Belastungswalze werden vermieden. Durch eine vorzugsweise Fixierung des schwenkbaren Pinolenkastens 22 in dem Drehpunkt der verstellbaren Tragwalze 2 benötigen die Pinolen 20 im Wesentlichen nur noch einen Freiheitsgrad in vertikaler Richtung. Horizontale Wege sind nur noch im begrenzten Maß zur Kompensation von Wickelungenauigkeiten notwendig. Ferner kann der Kraftvektor der Auflagelast an der bahneinlaufseitigen Tragwalze 1 auf unter 50% gesenkt werden. Dies führt insbesondere bei großen Rollendurchmessern zur Reduzierung der Wickelhärte und der Dehnung im Auflagepunkt der bahneinlaufseitigen Tragwalze 1. Mit größer werdendem Rollendurchmesser kommt häufig auch das bekannte Rollenschaukeln in horizontaler Richtung zum Vorschein. Dieser Schaukelbewegung kann ebenfalls stark entgegengewirkt werden, da mit einer Absenkung der verstellbaren Tragwalze 2 auch gleichzeitig die Stützweite zwischen den Tragwalzen 1, 2 (Achsabstand) erhöht wird, was zu einem stabileren Stand der Rollen führt.
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Die ortsfeste Anordnung der Schwenkachse 17 und des Lagers 28 kann über ein Maschinengestell (nicht dargestellt) oder an einem Bodenfundament erfolgen.
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Wie das Ausführungsbeispiel gemäß 5 zeigt, ist weiterhin bevorzugt mindestens ein Schwingungsdetektor 10 zum Erfassen mindestens einer Schwingungsamplitude von Wickelvibrationen während des Wickelns als Messort an eine Regelung 11 angeschlossen. Die Regelung 11 liefert ein Stellsignal an die Achsverlagerungseinrichtung 6, wenn ein als Sollwert eingegebener Amplitudengrenzwert einer Wickelvibration erreicht oder überschritten ist. Vorzugsweise werden die Wickelvibrationen in horizontaler oder vertikaler Richtung detektiert.
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Der mindestens eine Schwingungsdetektor 10 ist in oder an einem Lagergehäuse der Belastungswalze 5 oder am Schwenkhebel 32 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können Schwingungsdetektoren 12, 13 in oder an dem Lagergehäuse der einen und/oder der anderen Tragwalze 1, 2 angeordnet sein.
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Die Lage der verstellbaren Tragwalze 2 kann während des Wickelns erfassbar sein, wozu ein Positionssensor 14 vorgesehen sein kann. Der Positionssensor 14 ist vorzugsweise an die Regelung 11 angeschlossen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0640544 B1 [0002]
- DE 29610197 U1 [0004]
