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Die Erfindung betrifft ein Wickelmaschine für bahnförmige Materialien gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufwickeln bahnförmiger Materialien mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8.
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Die hier beschriebenen Wickelmaschinen dienen dazu, bahnförmige Materialien auf sogenannte Wickelhülsen aufzuwickeln. Typischerweise kommt das Material direkt aus dem Herstellungsprozess wird, und wird für die Weiterverarbeitung beziehungsweise den Vertrieb in Rollenform gebracht. Als bahnförmige Materialien kommen insbesondere unterschiedliche Kunststoffe oder auch Zellstoffprodukte in Betracht, beispielsweise in Form von Metallfolien, Kunststofffolien, Papierbahnen, Vliesen und ähnlichem.
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Zunächst wird ein Anfangsbereich des bahnförmigen Materials auf eine leere Wickelhülse beziehungsweise Rolle angesetzt. Eine einfache Befestigung daran kann beispielsweise mittels eines Haftklebers, des Seilreibungseffektes oder auch eines Luftstroms erfolgen. Durch Drehung der Wickelhülse wird dann die Materialbahn aufgewickelt. Die Wickelhülse ist dazu auf eine Wickelwelle aufgesteckt, die wiederum antreibbar ist. Die Wickelwelle steht dann derart mit der aufgesteckten Wickelhülse in Kontakt, dass die Hülse mit der Welle zusammen in Rotation um die Längsachse versetzt wird.
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Sobald eine Wickelhülse bis zu einem vordefinierten Wickeldurchmesser beziehungsweise Füllstand und damit entsprechendem Umfang gefüllt ist, ist der Wickelvorgang an der gefüllten Hülse, dem sogenannten Fertigwickel, abgeschlossen. Diese muss dann gegen eine leere Wickelhülse ausgetauscht werden, um den Wickelprozess schnellstmöglich fortsetzen zu können. Ein direkter Austausch einer Hülse gegen eine andere ist auf der Wickelwelle aber mit erheblichen Zeitaufwand verbunden, zumal eine gefüllte Wickelhülse auch ein beträchtliches Gewicht aufweisen kann und daher nur relativ langsam bewegbar ist.
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Um die Zeiten für den Übergang beziehungsweise Wechsel von einer Wickelhülse zur nächsten dennoch möglichst klein zu halten, wurden in der Vergangenheit unter anderem sogenannte Wendewickler geschaffen. Dabei werden in der Maschine gleichzeitig mehrere Wickelhülsen auf separaten Wickelwellen antreibbar gelagert. Ein Austausch einer gefüllten Wickelhülse durch eine leere Wickelhülse wird dann durch Verschwenken zweier Wickelhülsen gegeneinander erreicht. Somit kann eine gefüllte Wickelhülse von der Wickelstelle wegbewegt werden und eine leere Wickelhülse zur Wickelstelle hin bewegt werden.
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Nachteilig an den bekannten Wickelmaschinen ist aber insbesondere, dass beim Übergang des Wickelprozesses von einer vollen Wickelhülse auf eine leere Wickelhülse entweder die Vorschubgeschwindigkeit des bahnförmigen Materials reduziert werden muss, um das Material an der leeren Hülse zu befestigen, oder die Produktqualität auf der Wickelhülse leidet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine hohe Produktqualität des aufgewickelten Materials sicherstellen zu können, ohne Einbußen in der Produktionsgeschwindigkeit hinnehmen zu müssen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wickelmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Wickelmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass zwei Kontaktwalzeneinheiten zum Zuführen des bahnförmigen Materials vorgesehen sind. Die Kontaktwalzeneinheiten dienen dazu, dass bahnförmige Material an die Wickelhülsen auf den Wickelwellen zuzuführen. Die Stelle, an der das Aufwickeln des bahnförmigen Materials auf die Wickelhülse stattfindet, wird auch als Wickelstelle bezeichnet. Vorteilhaft ist dabei insbesondere, dass zumindest zwei Wickelhülsen jeweils eine Kontaktwalzeneinheit zugeordnet werden kann. Dies reduziert den zeitlichen Aufwand beim Übergang von einer Wickelhülse auf die nächste, da das üblicherweise erforderliche Wechseln der Kontaktwalzeneinheit von einer ersten Wickelhülse zu einer zweiten Wickelhülse entfällt. Somit wird insbesondere die Verarbeitungsgeschwindigkeit beim Hülsenwechsel erhöht.
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Die wenigstens zwei Kontaktwalzeneinheiten sind vorzugsweise unabhängig voneinander bewegbar. Dies stellt sicher, dass unterschiedliche Positionen der Wickelhülsen einschließlich unterschiedlicher Füllstände beziehungsweise Wickeldurchmesser berücksichtigt werden können. Die Kontaktwalzeneinheiten können separat und/oder unabhängig voneinander an die jeweiligen Wickelhülsen herangefahren werden. Zum Bewegen und insbesondere Lagern der Kontaktwalzeneinheiten dienen sogenannte Kontaktwalzeneinheitenträger. Es sind insbesondere zwei Kontaktwalzeneinheitenträger vorgesehen. Diese dienen zum unabhängigen Bewegen und/oder Antreiben der Kontaktwalzeneinheiten. Hierzu sind entsprechende Bewegungs- beziehungsweise Antriebseinheiten vorgesehen. Bevorzugt sind die Kontaktwalzeneinheitenträger insbesondere linear bewegt war, vorzugsweise verschiebbar. Hierzu dient besonders bevorzugt ein Schienensystem. Weiter bevorzugt kann wenigstens ein Lineartrieb vorgesehen sein. Die Kontaktwalzeneinheit ist auf wenigstens einem verschwenkbaren Arm beziehungsweise einer Schwinge gelagert. Dies dient zum Andrücken an die Wickelhülse. Sowohl der obere als auch der untere Kontaktwalzeneinheitenträger sind geeignet, den Arm beziehungsweise die Schwinge anzudrücken, insbesondere mittels eines Stößels.
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Die wenigstens eine Kontaktwalzeneinheit ist insbesondere separat und/oder lösbar mit dem wenigstens einen Kontaktwalzeneinheitenträger verwendbar. Weiter bevorzugt sind die beziehungsweise mehrere Kontaktwalzeneinheiten gegeneinander austauschbar. Damit wird die Flexibilität der Wickelmaschine weiter erhöht. Eine nahezu beliebige Positionierung der Kontaktwalzeneinheiten relativ zu den Wickelhülsen wird erreicht. Insbesondere kann die Kontaktwalzeneinheit mit dem bahnförmigen Material an die jeweilige Hülse herangeführt werden. Indem die Kontaktwalzeneinheit austauschbar ist, kann jeweils der besser geeignete beziehungsweise positionierte Kontaktwalzeneinheitenträger den aktuellen Wickelprozess durchführen, weiterführen beziehungsweise insbesondere auch beginnen und/oder abschließen. Hierzu wird die Kontaktwalzeneinheit an die entsprechende Wickelhülse an der richtigen Stelle herangeführt beziehungsweise dort gelagert.
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Besonders bevorzugt ist eine Parkposition für wenigstens eine Kontaktwalzeneinheit vorgesehen. Es können aber auch mehrere Parkpositionen vorgesehen sein. Hiermit wird ein einfacher Austausch zweier Kontaktwalzeneinheiten an einem Kontaktwalzeneinheitenträger ermöglicht. Die Kontaktwalzeneinheit wird hierzu in der Parkposition abgestellt, um durch einen freien Kontaktwalzeneinheitenträger ergriffen zu werden.
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Vorzugsweise ist die Kontaktwalzeneinheit der Wickelhülse auf der Wickelwelle nachführbar. Dies bedeutet, dass die Kontaktwalzeneinheit beispielsweise bei einer sich bewegenden Wickelhülse dieser nachgeführt werden kann. Bevorzugt erfolgt das Nachführen mittels des Kontaktwalzeneinheitenträgers. Das Nachführen kann insbesondere auf das auf die Wickelhülse gewickelte bahnförmige Material beziehungsweise dessen Außenkontur bezogen sein. Da sich der Füllstand der Wickelhülse während des Wickelprozesses ändert, hat sich gezeigt, dass eine Nachführung der Kontaktwalzeneinheit erforderlich ist, um eine hohe Produktqualität zu gewährleisten. Diese Nachführen reduziert ein Verziehen des bahnförmigen Materials aufgrund einer Durchbiegung der Wickelwelle durch Eigengewicht. Das Nachführen erfolgt von radialer zu tangentialer Richtung beziehungsweise Zuführung, hier von oben nach unten. Darüber hinaus kann aber auch der bereits angesprochene Transport der Wickelhülse dazu führen, dass ein Nachführen der Kontaktwalzeneinheit erforderlich ist. Besonders bevorzugt erfolgt das Nachführen der Kontaktwalzeneinheit bei einem Wendevorgang der Wickelmaschine. Insbesondere ist dies der Fall, wenn ein Verschwenken der wenigstens einen Wickelhülse und/oder Wickelwelle durch die Wickelmaschine erfolgt. Damit kann jederzeit sichergestellt werden, dass der Wickelvorgang ohne Unterbrechung durchgeführt und fortgesetzt werden kann. Die Nachführung der Kontaktwalzeneinheiten relativ zu den Wickelhülsen ermöglicht, dass ein kontinuierlicher Wickelprozess erfolgen kann, insbesondere ohne Reduzierung der Wickelgeschwindigkeit.
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Besonders bevorzugt ist das bahnförmige Material durch eine zweite Kontaktwalzeneinheit mit einer insbesondere leeren Wickelhülse von einer anderen Kontaktwalzeneinheit mit einer insbesondere gefüllten Wickelhülsen übernehmbar. Dies bedeutet, dass die Funktion der Kontaktwalzeneinheiten in der Wickelmaschine austauschbar ist. Insbesondere können die Kontaktwalzeneinheiten die tatsächliche Zuführung des bahnförmigen Materials an die Wickelstelle austauschen. Dementsprechend kann durch Übergabe beziehungsweise Übernahme des bahnförmigen Materials von einer Kontaktwalzeneinheit auf die andere ein kontinuierlicher Wickelprozess auch bei einem Wechsel beziehungsweise Austausch der Wickelhülsen sichergestellt werden.
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Zum Durchtrennen des bahnförmigen Material ist insbesondere eine Querschneideeinrichtung vorgesehen. Das Durchtrennen erfolgt dabei vorzugsweise während eines Wickelvorgangs beziehungsweise an dessen Ende und/oder bei einem Wendevorgang. Dies bedeutet, dass die Querschneideeinrichtung insbesondere bei einem Wechsel beziehungsweise Austausch zweier Wickelhülsen eine Trennung des bahnförmigen Materials durchführen kann. Somit kann im laufenden Wickelprozess das bahnförmige Material durchtrennt werden, insbesondere um einen Übergang von einer zur nächsten Wickelhülse zu erreichen. Das Durchtrennen erfolgt insbesondere rechtwinklig oder schräg zur Materialbahn. Weiter bevorzugt ist die Querschneideeinrichtung verfahrbar, insbesondere unabhängig von den Kontaktwalzeneinheiten beziehungsweise den Kontaktwalzeneinheitenträgern. Besonders bevorzugt ist eine lineare Verfahrbarkeit in ein oder zwei Achsen gegeben. Die Querschneideeinrichtung weist insbesondere einen Messerträger, vorzugsweise eine Messerwalze, auf. Es handelt sich insbesondere um ein tangential befestigtes Messer. Als Messer wird bevorzugt ein Zackenmesser verwendet, weiter bevorzugt eine lineares Zackenmesser. Die Walze ist zur Ausbildung eines Luftkissens für das bahnförmige Material ausgebildet, vorzugsweise mit einer Vielzahl Luftaustrittsöffnungen.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Aufwickeln eines bahnförmigen Materials auf Wickelhülsen mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Durchführung mittels einer Wickelmaschine, wie sie oben beschrieben ist. Das bahnförmige Material wird dabei durch mindestens eine Kontaktwalzeneinheit an wenigstens eine Wickelhülse an einer Wickelstelle herangeführt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass mehrere Wickelhülsen nacheinander kontinuierlich mittels wenigstens zweier Kontaktwalzeneinheiten mit bahnförmigem Material bewickelt werden. Dies bedeutet, dass zunächst auf eine Wickelhülse eine Rolle des bahnförmigen Materials gewickelt wird, um dann einen Wechsel auf eine weitere Wickelhülse durchzuführen, um auch diese mit weiterem Material zu bewickeln. Dieser Vorgang kann selbstverständlich beliebig häufig hintereinander erfolgen. Somit kann ein kontinuierlicher Wickelvorgang erreicht werden. Insbesondere wird dabei unter kontinuierlich verstanden, dass es weder zu einer Unterbrechung des Wickelvorgangs kommt noch zu temporären Reduzierungen der Wickelgeschwindigkeit. Dies wird durch die Verwendung wenigstens zweier Kontaktwalzeneinheiten erreicht.
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Weiter bevorzugt wird die wenigstens eine Kontaktwalzeneinheit der zugeordneten Wickelhülsen nachgeführt. Durch eine Nachführung wird erreicht, dass auch bei einer Bewegung beziehungsweise Translation der Wickelhülse, insbesondere auch mit dem darauf aufgewickelte Material, innerhalb der Wickelmaschine jederzeit eine Zuführung mittels der Kontaktwalzeneinheit möglich ist. Das Nachführen erfolgt relativ zum Wickelwinkel, wobei vorzugsweise der äußere Umfang des auf gewickelten bahnförmigen Materials auf den Wickelhülsen als Referenz genommen wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da sich der Füllstand der Wickelhülse an der Wickelstelle während des Wickelprozesses kontinuierlich ändert. Ein Nachführen erfolgt insbesondere von radialer zu tangentialer Zuführung.
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Weiter bevorzugt wird eine zumindest nahezu bis zu einem vordefinierten Umfang gefüllte Wickelhülse von der Wickelstelle wegbewegt, vorzugsweise verschwenkt. Insbesondere wird gleichzeitig, gegebenenfalls auch mit zeitlichem Versatz eine leere Wickelhülse zur Wickelstelle hin bewegt, vorzugsweise verschwenkt. Dies ermöglicht einen Austausch der Wickelhülsen gegeneinander an der Wickelstelle. Somit kann die Zuführung des Materials sukzessive auf die Wickelhülsen erfolgen, also nacheinander.
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Das bahnförmige Material wird zumindest zeitweise von wenigstens zwei Kontaktwalzeneinheiten gleichzeitig zugeführt. Dabei kann das bahnförmige Material nur einer oder auch zwei Wickelhülsen zugeführt werden. Im Falle eines Übergangs von einer Wickelhülse zu einer anderen Wickelhülse kann jeder der Wickelhülsen eine Kontaktwalzeneinheit zugeordnet sein. Damit wird eine Zuführung zu der nahezu fertig gestellten Wickelhülse noch mittels der einen Kontaktwalzeneinheit gestellt, während eine sich anschließende Zuführung an eine noch leere Wickelhülse durch eine zweite Kontaktwalzeneinheit erreicht wird. Somit kann ein unterbrechungsfreier und vorzugsweise mit voller Geschwindigkeit stattfindende Übergang von einer Wickelhülse auf die nächste Wickelhülse erfolgen. Die nachfolgende Kontaktwalzeneinheit übernimmt dabei das Material von der vorherigen Kontaktwalzeneinheit.
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Besonders bevorzugt wird das bahnförmige Material beim oder nach oder vor dem Übergang von einer Wickelhülse auf eine andere Wickelhülse mittels einer Querschneidevorrichtung durchtrennt. Diese Querschneidevorrichtung ist insbesondere an das bahnförmige Material heranfahrbar. Bevorzugt erfolgt das Durchtrennen in unmittelbarem zeitlichen Zusammenhang mit dem Übergang des bahnförmigen Materials von einer zur nächsten Wickelhülse.
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Weiter bevorzugt wird die wenigstens eine Kontaktwalzeneinheit in einer Parkposition geparkt. Dies dient insbesondere dazu, ein Austausch der Kontaktwalzeneinheit am Kontaktwalzeneinheitenträger zu ermöglichen. Indem die Kontaktwalzeneinheiten lösbar am Kontaktwalzeneinheitenträger angelenkt sind, lässt sich ein derartiger Austausch erreichen. Somit können die Kontaktwalzeneinheitenträger für die jeweilige Aufgabe bei der Übernahme und den Wickelprozess optimiert und positioniert sein.
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Weiter bevorzugt wird das bahnförmige Material durch eine erste Kontaktwalzeneinheit an der ersten Wickelhülse gehalten beziehungsweise zugeführt, während die weitere Kontaktwalzeneinheit das Material an die zweite Wickelhülse heranführt. Dabei kann das Material jeweils im Wickelprozess auf die jeweilige Wickelhülse transportiert werden. Somit wird durch den gleichzeitigen Transport beziehungsweise die gleichzeitige Zuführung des bahnförmigen Materials mit den zumindest zwei Kontaktwalzeneinheiten ein gleichmäßiger Übergang von einer ersten auf eine zweite Wickelhülse erreicht. Um die Übergabe des eigentlichen Wickelprozesses von einer Wickelhülse zur anderen zu erreichen, muss noch eine entsprechende Durchtrennung des bahnförmigen Materials erfolgen.
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Weiter bevorzugt übernimmt eine der Kontaktwalzeneinheiten das bahnförmige Material und das Zuführen zu einer Wickelhülse von einer anderen Kontaktwalzeneinheit, wenn die Wickelhülsen zumindest nahezu bis zu einem vordefinierten Umfang beziehungsweise Wickeldurchmesser mit dem bahnförmigen Material bewickelt ist. Dies bedeutet, dass ein automatisches Umschalten beziehungsweise ein Wechsel der Wickelhülsen abhängig vom Füllstand der Wickelhülsen im Wickelprozess erfolgt.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Wickelmaschine,
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2 eine seitliche Schnittansicht der Wickelmaschine der 1 beim Bewickeln einer ersten Wickelhülse im Anfahrbetrieb,
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3 die seitliche Schnittansicht wie in 2 beim Wickeln der ersten Wickelhülse,
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4 die seitliche Schnittansicht wie in 2 beim Durchtrennen des bahnförmigen Materials,
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5 die seitliche Schnittansicht wie in 2 beim Herausnehmen der ersten Wickelhülse,
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6 die seitliche Schnittansicht wie in 2 beim Bewickeln einer zweiten Wickelhülse im Produktionsbetrieb,
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7 die seitliche Schnittansicht wie in 2 beim Tausch der beiden Kontaktwalzeneinheiten,
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8 die seitliche Schnittansicht wie in 2 beim Übernehmen des bahnförmigen Materials durch eine der beiden Kontaktwalzeneinheiten von der anderen,
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9 die seitliche Schnittansicht wie in 2 beim Verschwenken der zweiten, gefüllten Wickelhülse und Durchtrennen des bahnförmigen Materials,
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10 die seitliche Schnittansicht wie in 2 beim Herausnehmen der zweiten Wickelhülse und beim Bewickeln einer weiteren Wickelhülse im fortgesetzten Produktionsbetrieb,
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11 die seitliche Schnittansicht wie in 2 beim Bewickeln der weiteren Wickelhülse im fortgesetzten Produktionsbetrieb,
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12 die seitliche Schnittansicht wie in 2 beim erneuten Tausch der beiden Kontaktwalzeneinheiten,
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13 die seitliche Schnittansicht wie in 2 beim erneuten Übernehmen des bahnförmigen Materials durch eine der beiden Kontaktwalzeneinheiten von der anderen, und
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14 eine Detailansicht der seitlichen Schnittansicht der 4 der beiden Kontaktwalzeneinheiten.
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Eine erfindungsgemäße Wickelmaschine 10 ist als Übersicht in der 1 gezeigt. Die übrigen Figuren zeigen seitliche Schnittansichten der Wickelmaschine 10, mit denen die Arbeitsweise beziehungsweise die durchgeführten Verfahrensschritte verdeutlicht werden sollen.
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Die Wickelmaschine 10 dient zum Wickeln beziehungsweise auf Wickeln eines bahnförmige Material 11, so dass dieses in Rollenform vorliegt. Die Wickelmaschine 10 weist hierzu einen Maschinenrahmen 12 auf, an dem die einzelnen, insbesondere im Folgenden beschriebenen Komponenten und Einheiten befestigt beziehungsweise montiert sind.
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Zum Zuführen des bahnförmigen Materials 11 dient eine als Materialzuführung 13 bezeichnete Baugruppe der Wickelmaschine 10. Diese ist in den 2 bis 11 am rechten seitlichen Bereich des Maschinenrahmens 12 gezeigt. Die Materialzuführung 13 weist eine Reihe von nicht im Detail spezifizierten Rollen beziehungsweise Walzen auf. Diese dienen zur Umlenkung des bahnförmigen Materials 11, das im unteren Bereich der Wickelmaschine 10 zugeführt wird.
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Dieses Zuführen zur Wickelmaschine 10 kann beispielsweise direkt aus einer Produktionsanlage erfolgen oder auch aus vorgefertigten Rollen des bahnförmigen Materials 11, die beispielsweise in kleinere Einheiten in Form kleinerer Rollen oder Wickel umgespult werden sollen. Die Materialzuführung 13 kann außerdem beispielsweise noch Messgeräte oder auch Spannvorrichtungen enthalten.
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Da sich bei der hier gezeigten Wickelmaschine 10 um einen sogenannten ”Wendewickler” handelt, ist ein Drehgestell 14 als Wendegestell mit mehreren Wickelwellen 15 vorgesehen. Dieses Drehgestell 14 ist dabei revolverartig ausgebildet. Die drei Wickelwellen 15 sind unter einem Winkel von 120° in der Nähe des äußeren Umfangs des Drehgestells 14 verteilt angeordnet.
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Die Wickelwellen 15 dienen zur Aufnahme jeweils einer Wickelhülse 16. Auf diese Wickelhülsen 16 wird das bahnförmige Material 11 mittels der Wickelmaschine 10 auf gewickelt. Dazu sind die Wickelwellen 15 antreibtbar ausgebildet. Tatsächlich kann ein gemeinsamer oder ein separater Antrieb für jede der Wickelwellen 15 vorgesehen sein.
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Die auf den Wickelwellen 15 positionierten Wickelhülsen 16 sind dazu zwar lösbar, aber drehfest mit den Wickelwellen 15 verbunden. Beispielsweise können die Wickelhülsen 16 auf die Wickelwellen 15 aufgesteckt sein und dort durch entsprechende Spannelemente der Wickelwellen 15 verspannt werden. Hierzu können die Wickelwellen 15 entsprechende Spannelemente aufweisen, die eine Variation des Außenquerschnitts der jeweiligen Wickelwelle 15 ermöglichen. Somit können die Wickelwellen 15 im Innern der Wickelhülsen 16 expandiert und so verspannt werden. Alternativ oder zusätzlich können auch geeignete eingreifende Elemente an den Wickelhülsen 16 und den Wickelwellen 15 vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer Verzahnung oder ähnlichem.
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Die Wickelhülsen 16 werden dem Drehgestell 14 mittels einer Hülsenzuführvorrichtung 17 zugeführt. Hierzu weist die Hülsenzuführvorrichtung 17 ein Hülsenlager auf, aus dem mittels eines Wickelhülsenzuführers 26 jeweils eine Wickelhülse 16 entnommen werden kann. Hierzu sind am Wickelhülsenzuführer 26 antreibbare Rollen oder Ähnliches vorgesehen, die ein Aufschieben einer Wickelhülse 16 auf eine Wickelwelle 15 durch das Drehgestell 14 hindurch ermöglichen.
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Hierzu ist die Lagerung der Wickelwelle 15 auf der der Hülsenzuführvorrichtung 17 zugewandten Seite entfernbar beziehungsweise die Wickelwelle 15 aus dem Drehgestell 14 herausnehmbar. Die Wickelhülse 16 kann dann durch eine entsprechende Öffnung am Drehgestell 14 auf die Wickelwelle 15 der Länge nach aufgesteckt beziehungsweise die Wickelwelle 15 kann in die Wickelhülse 16 hineingesteckt werden. Anschließend wird die Wickelwelle 15 wieder mit der entsprechenden Lagerung am Drehgestell 14 versehen.
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Die Position am Drehgestells 14, in der eine Wickelhülse 16 auf die Wickelwelle 15 aufgesteckt werden kann, wird auch als ”Einsatzstelle” bezeichnet. Sie ist in Reichweite der Hülsenzuführvorrichtung 17 mit dem Wickelhülsenzuführer 26 in der seitlichen Schnittansicht oben links am Drehgestell 14 angeordnet. Die Position der Wickelwelle 15, an der ein entsprechendes Aufwickeln des bahnförmigen Materials 11 erfolgt, wird auch als ”Wickelstelle” bezeichnet. Sie ist in den seitlichen Schnittansicht auf der rechten Seite des Drehgestells 14 zu finden. Die ”Entnahmestelle” einer mehr oder weniger gefüllten Wickelhülse 16 ist der seitlichen Schnittansicht bei der Position der Wickelwelle 15 schräg unten links zu finden.
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Um das Drehgestell 14 und insbesondere eine Wickelhülse 16 in eine entsprechende Position zum Zuführen, Bewickeln beziehungsweise Entnehmen einer Wickelhülse 16 an den entsprechenden drei Positionen bringen zu können, ist das Drehgestell 14 angetrieben. Hierzu ist es am äußeren Umfang der seitlichen Stirnräder mit einem Zahnkranz 18 ausgestattet. Mit diesem Zahnkranz 18 kämmt ein entsprechendes Zahnrad eines Antriebs 19. Hiermit kann das Drehgestell 14 um eine zentrale, horizontale Drehachse rotiert werden. Somit können die drei Wickelwellen 15 jeweils von einer in die nächste Position verfahren beziehungsweise verschwenkt werden Die eigentliche Zuführung des bahnförmigen Materials 11 zu der jeweiligen zu bewickelnden Wickelhülsen 16 wird mittels Kontaktwalzeneinheiten 20, 21 vorgenommen. Eine der Kontaktwalzeneinheiten 20, 21 übernimmt dazu das bahnförmige Material 11 von der Materialzuführung 13. Das bahnförmige Material 11 wird dann mittels entsprechender Walzen der jeweiligen Kontaktwalzeneinheit 20, 21 an die Wickelhülse 16 an der Wickelstelle herangeführt. Dies kann, insbesondere beim Anfahren der Maschine, mit frei laufendem bahnförmigen Material 11 geschehen. Im Produktionsbetrieb wird jedoch die jeweilige Kontaktwalzeneinheit 20, 21 derart an die Wickelhülse 16 mit dem darauf bereits auf gewickelten bahnförmige Material 11 herangeführt werden, dass durch Andrücken mittels einer Andruckwalze oder Kontaktwalze 31 ein optimales Wickelergebnis erzielt wird. Hierbei wird insbesondere hinsichtlich einer glatten Positionierung der Lagen aufeinander einerseits wie auch einer Reduzierung des Luftanschlusses zwischen den Lagen andererseits optimiert.
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Das Andrücken der jeweiligen Kontaktwalze 31 an die Wickelhülse 16 wird durch eine Lagerung der Kontaktwalze 31 auf jeweils einer Schwinge 39 der Kontaktwalzeneinheit 20, 21 ermöglicht. Diese Schwinge 39 ist verschwenkbar an der der Kontaktwalzeneinheit 20, 21 gelagert. Sie ist mittels eines hier nicht gezeigten Stößels an die Wickelhülse 16 beziehungsweise den Wickel andrückbar.
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Die Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 sind an Kontaktwalzeneinheitenträgern 20, 23 lösbar befestigt. Die Kontaktwalzeneinheitenträger 22 und 23 sind mittels separater Schienensysteme 28 innerhalb der Wickelmaschine 10 linear verfahrbar. Zusätzlich kann noch eine vertikalen Verfahrbarkeit der Kontaktwalzeneinheiten 20, 21 am jeweiligen Kontaktwalzeneinheitenträger 22, 23 vorgesehen sein. Damit lassen sich die Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 innerhalb der vorgegebenen, insbesondere mechanischen Grenzen relativ zu den Wickelhülsen 16 frei positionieren.
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Die Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 sind im vorliegenden Fall identisch ausgebildet. Sie sind dementsprechend gegeneinander austauschbar. Damit wird erreicht, dass beide Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 alternativ zueinander verwendet werden können, insbesondere zur Führung des bahnförmigen Materials 11.
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Durch die lösbare Befestigung der Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 an den Kontaktwalzeneinheitenträgern 22 und 23 kann im laufenden Prozess ein Austausch erfolgen. Insbesondere kann die eine Kontaktwalzeneinheit 20 durch die andere Kontaktwalzeneinheit 21 oder umgekehrt an einem Kontaktwalzeneinheitenträger 22 beziehungsweise 23 ausgetauscht werden. Um dies zu ermöglichen, ist zumindest eine Parkposition 24 für die Kontaktwalzeneinheiten 20, 21 vorzugsweise am Maschinenrahmen 12 der Wickelmaschine 10 vorgesehen.
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Die Parkposition 24 kann beispielsweise auch direkt an einem der Kontaktwalzeneinheitenträger 22, 23 oder an anderen Komponenten der Wickelmaschine 10 angeordnet sein. Sie dient dazu, dass die eine Kontaktwalzeneinheit 20, 21 dort abgestellt wird, um dem Kontaktwalzeneinheitenträger 22, 23 eine Übernahme der jeweils anderen Kontaktwalzeneinheit 21, 20 zu ermöglichen. Der danach freie Kontaktwalzeneinheitenträger 23, 22 kann dann die zwischengeparkte Kontaktwalzeneinheit 21, 20 wieder übernehmen. Auf diese Weise können auch defekte oder zu wartende Kontaktwalzeneinheiten 21, 20 einfach ausgetauscht werden.
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Hierzu weisen die Kontaktwalzeneinheiten 20, 21 zwei unabhängige Aufnahmen auf, die einerseits mit einer korrespondierenden Aufnahme des einen Kontaktwalzeneinheitenträgers 22 und andererseits mit dem einer korrespondierenden Aufnahme des anderen Kontaktwalzeneinheitenträgers 23 verwendbar sind.
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Im vorliegenden Fall ragt der Kontaktwalzeneinheitenträger 22 von oben herab in die den Bereich der Zuführung hinein. Das zugeordnete Schienensystem ist folglich am oberen Bereich der Wickelmaschine 10 beziehungsweise des Maschinenrahmens 12 angeordnet. Der Kontaktwalzeneinheitenträger 23 ragt dagegen von unten in den Bereich hinein. Das entsprechend zugeordnete Schienensystem 28 dieses Kontaktwalzeneinheitenträgers 23 ist demnach am unteren Bereich der Wickelmaschine 10 beziehungsweise des Maschinenrahmens 12 vorgesehen.
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Die Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 sind mit ihrem unteren Endbereich mit dem Kontaktwalzeneinheitenträger 22 und mit ihrem oberen Endbereich mit dem Kontaktwalzeneinheitenträger 23 lösbar verbindbar beziehungsweise koppelbar. Somit kann bei geeigneter relativer Stellung der Kontaktwalzeneinheitenträger 22 und 23 zueinander eine direkte Übergabe einer Kontaktwalzeneinheiten 20; 21 von einem zum anderen Kontaktwalzeneinheitsträger 22; 23 erfolgen. Somit kann der Wickelprozess ohne Unterbrechung und im Idealfall ohne Reduzierung der Transportgeschwindigkeit des bahnförmigen Materials 11 kontinuierlich stattfinden.
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Beispielsweise bei einem Wechsel der Wickelhülsen 16 beziehungsweise der entstandenen Rolle bahnförmigen Materials 11, des sogenannten Fertigwickels, ist das bahnförmige Material 11 zu durchtrennen. Um dies im laufenden Betrieb durchführen zu können, ist eine Querschneideinrichtung 25 vorgesehen. Diese Querschneideinrichtung 25 ist, wie auch die Kontaktwalzeneinheitenträger 22 und 23, mittels eines separaten Schienensystems 28 innerhalb des Maschinenraums 12 verfahrbar gelagert.
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Ein entsprechender Schneidkopf 30 ist höhenverstellbar an der Querschneideeinrichtung 25 vorhanden. Mithilfe dieses Schneidkopfes 30 kann das bahnförmige Material 11 im laufenden Betrieb quer zur Bahnlänge durchtrennt werden. Das Durchtrennen erfolgt dabei typischerweise im Bereich zwischen den beiden Kontaktwalzeneinheiten 20, 21. In diesem Bereich ist das bahnförmige Material 11 sicher in den Kontaktwalzeneinheiten 20, 21 gehalten, so das das Durchtrennen reibungslos erfolgen kann. Die Querschneideeinrichtung 25 mit dem Schneidkopf 30 weist hierzu einen Schneidwalze oder Messerwalze 40 auf, die ein Messer 41 trägt. Dieses Messer 41 ist dabei typischerweise als entlang der Messerwalze 40 erstrecktes Zackenmesser ausgebildet.
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Sowohl die Kontaktwalzeneinheitenträger 22 und 23 als auch die Querschneideeinrichtung 25 sind, wie oben bereits beschrieben wurde, auf entsprechenden Schienensystemen 28 beweglich gelagert. Dies ermöglicht insbesondere eine lineare Bewegung entlang der Schienensysteme 28. Für jede dieser Einheiten ist in der Regel ein eigener Antrieb 29 vorgesehen. Damit kann ein unabhängiges Verfahren beziehungsweise wegen der beiden Kontaktwalzeneinheitenträger 22 und 23 wie auch der Querschneideeinrichtung 25 erreicht werden.
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Zur Entnahme einer typischerweise bis zu einem vordefinierten Füllgrad beziehungsweise Wickeldurchmesser mit bahnförmigem Material 11 gefüllten Wickelhülse 16 aus der Wickelmaschine 10 dient ein Rollentisch 27. Der Rollentisch 27 ist höhenverstellbar ausgebildet und innerhalb der Wickelmaschine 10 verfahrbar angeordnet. Er dient zur Lagerung einer gefüllten Wickelhülse 16, eines Fertigwickels, wie dies beispielsweise in 6 zu sehen ist. Dazu wird der Rollentisch 27 unter die gefüllte Wickelhülse 16 angehoben und diese von der Wickelwelle 15 freigegeben. Dies erfolgt insbesondere durch Herausziehen der Wickelwelle 15 aus der Wickelhülse 16. Sobald die gefüllte Wickelhülse 16 auf dem Rollentisch 27 frei abgelegt ist, kann dieser aus dem Bereich des Drehgestell 14 verfahren werden. Somit ist die entsprechende Wickelwelle 15 wieder frei zur Aufnahme einer leeren, zu bewickelnden Wickelhülse 16.
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In der Detailansicht der 14 sind die beiden Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 in der Positionierung wie in der 4 gezeigt dargestellt. Grundsätzlich sind die beiden Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 identisch ausgebildet. Sie weisen eine Kontaktwalze 31 zum Andrücken des bahnförmigen Materials 11 an die Wickelhülsen 16 beziehungsweise an das darauf bereits aufgewickelte bahnförmige Material 11 auf. Diese auch als Andruckwalzen bezeichneten Kontaktwalzen 31 sorgen für eine optimale Schichtung der einzelnen Lagen des bahnförmige Materials 11, insbesondere durch zumindest teilweise Entfernung von Lufteinschlüssen zwischen den einzelnen Lagen des bahnförmigen Materials 11 auf der Rolle. Zum Andrücken ist die wenigstens eine Schwinge 39 beziehungsweise das Paar zweier Schwingen 39 vorgesehen, an der die Kontaktwalze 31 endseitig aufgehängt und verschwenkbar gelagert ist.
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Eine Transportwalze 32 sorgt jeweils für eine Zuführung des Materials zur Kontaktwalze 31. Ein Antriebsrad 38 dient dabei noch zur Kopplung der Drehung von Kontaktwalze 31 und Transportwalze 32. Am oberen Kontaktwalzeneinheitenträger 23 ist außerdem noch eine Gegenwalze 33 vorgesehen. Diese sorgt dafür, dass das bahnförmige Material 11 zwischen der Transportwalze 32 und der Gegenwalze 33 an der jeweils oberen Kontaktwalzeneinheit 20 und 21 am Kontaktwalzeneinheitenträger 23 sicher geführt wird.
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Beide Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 weisen jeweils eine obere Aufnahme 34 und eine untere Aufnahme 35 auf. Diese Aufnahmen 34, 35 dienen dazu, mit entsprechend korrespondierenden Aufnahmen 36 und 37 der Kontaktwalzeneinheitenträger 22 und 23 gekoppelt zu werden. Somit kann eine direkte Übergabe einer Kontaktwalzeneinheit 20 beziehungsweise 21 vom Kontaktwalzeneinheitenträger 22 auf den Kontaktwalzeneinheitenträger 23 und umgekehrt erfolgen.
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Für das Abstellen der Kontaktwalzeneinheit 20, 21 an der Parkposition 24 kann noch eine weitere spezielle Aufnahme vorgesehen sein. Diese ist vorzugsweise separat von den anderen Aufnahmen 34 und 35 angeordnet. Somit können beide Kontaktwalzeneinheitenträger 22 und 23 frei auf die jeweils geparkte Kontaktwalzeneinheit 20, 21 zugreifen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand der Darstellungen der 2 bis 13 näher erläutert:
In den 2 und 3 ist insbesondere der Anfahrbetrieb der Wickelmaschine 10 gezeigt. Der Anfangsbereich des bahnförmigen Materials 11 wird dazu auf eine erste Wickelhülse 16 gewickelt. Hierzu kann zunächst eine Befestigung an der Wickelhülse 16 erforderlich sein, beispielsweise mittels eines Adhäsionsmittels wie eines Klebers, einem Luftstrom oder ähnlichem. Die Befestigung kann aber beispielsweise auch durch Seilreibungseffekte, Adhäsion, elektrostatische Kräfte oder ähnliches erfolgen. Sodann wird der Wickelprozess durch Rotation der Wickelwelle 15 mit der darauf angeordneten Wickelhülse 16 begonnen. Gegebenenfalls kann die Kontaktwalze 31 hierzu mittels der Schwinge 39 an die Wickelhülse 16 heran bewegt werden, um so das bahnförmige Material anzudrücken.
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Nachdem einige Lagen des bahnförmigen Materials 11 durch entsprechende Rotation auf die Wickelhülse 16 aufgebracht wurden, wird die Kontaktwalzeneinheit 21 an die Wickelhülse 16 heran bewegt beziehungsweise verfahren. Gleichzeitig wird das Drehgestell 14 verdreht, um die zum Teil bewickelte erste Wickelhülse 16 zur Entnahmestelle zu verschwenken. In 4 ist hierzu das Durchtrennen des bahnförmigen Materials 11 mittels der Querschneideeinrichtung 25 gezeigt. Diese erste Wickelhülse 16 ist typischerweise aufgrund des Anfahrbetriebs noch nicht optimal gewickelt, so dass diese zumeist nicht in den Vertrieb gelangt.
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Die Kontaktwalzeneinheit 20 hat aber nunmehr den laufenden Wickelprozess von der jetzt an der Wickelstelle befindlichen leeren Wickelhülse 16 übernommen. Die Kontaktwalze 31 steht dabei in direktem Kontakt mit dem auf die Hülse 16 aufgewickelten bahnförmigen Material 11 und sorgt für eine gleichmäßige Aufwicklung. Da das Durchtrennen im laufenden Betrieb stattgefunden hat, ist es erfindungsgemäß nicht mehr erforderlich, den Wickelprozess zu verlangsamen oder gar zu unterbrechen, um einen Wickelhülsenwechsel durchzuführen.
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Das in der 5 gezeigte angefangene Aufwickeln auf die leere Wickelhülse 16 wird in der 6 nunmehr fortgeführt. Die Kontaktwalzeneinheit 20 wird allerdings nun mittels des Kontaktwalzeneinheitenträgers 22 zur Parkposition 24 verfahren und dort abgestellt. Der leere Kontaktwalzeneinheitenträger 22 verfährt unterhalb die Kontaktwalzeneinheit 21 am oberen Kontaktwalzeneinheitenträger 23. An dieser Position übernimmt der Kontaktwalzeneinheitenträger 22 die Kontaktwalzeneinheit 21 vom Kontaktwalzeneinheitenträger 23. Dies ist insbesondere in der 7 skizziert. Hierzu werden die entsprechenden Aufnahmen an den Kontaktwalzeneinheitenträgern 22 und 23 beziehungsweise den Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 zur Kopplung geöffnet beziehungsweise geschlossen.
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Der nunmehr mit der Kontaktwalzeneinheit 21 versehene Kontaktwalzeneinheitenträger 22 führt den Wickelprozess an der an der Wickelstelle befindlichen Wickelhülse 16 fort.
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Dazu verfährt der Kontaktwalzeneinheitenträger 23 zur Parkposition 24 der Kontaktwalzeneinheit 20 und nimmt diese auf. Während der Wickelprozess fortgeführt wird, verschwenkt das Drehgestell 14 die derzeit gewickelte Wickelhülse 16 in Richtung der Entnahmestelle. Hierbei wird die Kontaktwalzeneinheit 21 mittels des Kontaktwalzeneinheitenträgers 22 der Wickelhülse 16 kontinuierlich nachgeführt. Somit kann kontinuierlich der Wickelprozess optimal und ununterbrochen fortgeführt werden.
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Die nunmehr am oberen Kontaktwalzeneinheitenträger 23 befestigte Kontaktwalzeneinheit 20 übernimmt währenddessen das bahnförmige Material 11. Somit kann gleichzeitig der Wickelprozess an der nunmehr leeren Wickelhülse 16, die zwischenzeitlich an die Wickelstelle verschwenkt wurde, fortgesetzt werden. Hierzu durchtrennt die Querschneideinrichtung 25 wiederum das bahnförmige Material 11 im Bereich zwischen den beiden Wickelhülsen 16. Da der Wickelprozess mit der an der Kontaktwalzeneinheit 20 befindlichen Wickelhülse 16 fortgeführt wird, kann die nun vollständig gefüllte Wickelhülse 16 entfernt werden. Dies ist insbesondere in den 9 und 10 gezeigt.
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Die 11 bis 13 zeigen erneut den oben beschriebenen Wickelprozess und Wechselvorgang sowohl der Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 als auch den entsprechenden leeren und gefüllten Wickelhülsen 16. In den 11 bis 13 ist dabei wiederum gezeigt, wie der Rücktausch der Kontaktwalzeneinheiten 20 und 21 an den beiden Kontaktwalzeneinheitenträgern 22 und 23 erfolgt. Somit ist in den 12 und 13 praktisch der ursprüngliche Zustand der 7 und 8 wieder hergestellt worden, nämlich mit der Kontaktwalzeneinheit 20 am unteren Kontaktwalzeneinheitenträger 22 und der Kontaktwalzeneinheit 21 am oberen Kontaktwalzeneinheitenträger 23.
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Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann dauerhaft beziehungsweise kontinuierlich durchgeführt werden, also insbesondere ohne Unterbrechung des Materialzuflusses. Beispielsweise kann die Wickelmaschine 10 direkt auf eine Produktionsmaschine für bahnförmiges Material 11 folgend aufgestellt werden. Es ist erfindungsgemäß nicht mehr nicht erforderlich, den Produktionsbetrieb zu verlangsamen, zu unterbrechen oder Wartestrecken einzuführen, um Wickelhülsenwechsel durchzuführen. Dies wird durch die erfindungsgemäße Nachführung der Kontaktwalzeneinheiten 20, 21 und des bahnförmigen Materials 11 an die Wickelhülsen 16 erreicht. Der Wickelprozess kann somit kontinuierlich durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wickelmaschine
- 11
- bahnförmiges Material
- 12
- Maschinenrahmen
- 13
- Materialzuführung
- 14
- Drehgestell
- 15
- Wickelwellen
- 16
- Wickelhülsen
- 17
- Hülsenzuführvorrichtung
- 18
- Zahnkranz
- 19
- Antrieb
- 20
- Kontaktwalzeneinheit
- 21
- Kontaktwalzeneinheit
- 22
- Kontaktwalzeneinheitenträger
- 23
- Kontaktwalzeneinheitenträger
- 24
- Parkposition
- 25
- Querschneideeinrichtung
- 26
- Wickelhülsenzuführer
- 27
- Rollentisch
- 28
- Schienensystem
- 29
- Antrieb
- 30
- Schneidkopf
- 31
- Kontaktwalze
- 32
- Transportwalze
- 33
- Gegenwalze
- 34
- obere Aufnahme
- 35
- untere Aufnahme
- 36
- Aufnahme
- 37
- Aufnahme
- 38
- Antriebsrad
- 39
- Schwinge
- 40
- Messerwalze
- 41
- Messer
