DE102021119111A1

DE102021119111A1 - Method and device for winding up a material web in a slitting machine

Info

Publication number: DE102021119111A1
Application number: DE102021119111.4A
Authority: DE
Inventors: Alexander Stengler
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2021-07-23
Filing date: 2021-07-23
Publication date: 2022-09-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn (1) auf eine Wickelhülse (2) zu einer Wickelrolle (3) für eine Rollenschneidmaschine nach dem Längsschneiden einer, von einer Mutterrolle (4) abgewickelten Materialbahn (1), wobei die Mutterrolle (4) und die Wickelrolle (3) angetrieben werden und der Bahnzug zwischen Mutterrolle (4) und Wickelrolle (3) gemessen wird und in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Antrieb (8) der Mutterrolle (4) oder der mindestens eine Antrieb (9,10) der Tragwalzen (5,6) der Wickelrolle (3) so erfolgt, dass der Bahnzug in einem vorgegebenen Intervall liegt. Dabei soll das Wickelergebnis bei Rollenschneidmaschinen dadurch verbessert werden, dass in allen Betriebszuständen der Antrieb (8) der Mutterrolle (4) und mindestens einer der Antriebe (9,10) der Tragwalzen (5,6) der Wickelrolle (3) drehzahlgesteuert wird.

The invention relates to a method and a device for winding a material web (1) onto a winding core (2) to form a winding roll (3) for a slitter-winder after longitudinal cutting of a material web (1) unwound from a mother roll (4), the mother roll (4) and the winding roll (3) are driven and the web tension between the mother roll (4) and the winding roll (3) is measured and, depending on the operating state, the drive (8) of the mother roll (4) or the at least one drive (9,10 ) of the support rollers (5,6) of the winding roll (3) takes place in such a way that the web tension is within a predetermined interval. The aim is to improve the winding result in slitter winders by controlling the speed of the drive (8) of the mother roll (4) and at least one of the drives (9,10) of the support rollers (5,6) of the winding roll (3) in all operating states.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn auf eine Wickelhülse zu einer Wickelrolle in Rollenschneidmaschinen nach dem Längsschneiden einer, von einer Mutterrolle abgewickelten Materialbahn, wobei die Mutterrolle und die Wickelrolle angetrieben werden und der Bahnzug der Materialbahn zwischen Mutterrolle und Wickelrolle gemessen wird und in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Antrieb der Mutterrolle oder mindestens ein Antrieb der Tragwalzen der Wickelrolle so erfolgt, dass der Bahnzug in einem vorgegebenen Intervall liegt.The invention relates to a method for winding a material web onto a winding core to form a winding roll in slitter-winding machines after longitudinal cutting of a material web unwound from a mother roll, the mother roll and the winding roll being driven and the web tension of the material web between the mother roll and the winding roll being measured and as a function the operating state of the drive of the master roll or at least one drive of the support rollers of the winding roll takes place in such a way that the web tension is within a predetermined interval.

Die Erfindung betrifft ebenso eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, umfassend zwei achsparallel zueinander angeordnete Tragwalzen zur Abstützung der Wickelrolle unter Ausbildung zweier Wickelspalte, wobei im ersten Wickelspalt die Materialbahn zur Wickelrolle unter zumindest teilweiser Umschlingung der ersten Tragwalze geführt ist und die der ersten Tragwalze in Materialbahnlaufrichtung nachgeordnete zweite Tragwalze frei von einer Umschlingung durch die Materialbahn ist und der Mutterrolle sowie der mindestens einen Tragwalze jeweils mindestens ein Antrieb mit Steuereinheit zugeordnet ist und zwischen der Mutterrolle und der ersten Tragwalze wenigstens ein den Bahnzug erfassender Sensor angeordnet ist. Der Sensor ist von der Maschinensteuerung in Abhängigkeit des Betriebszustandes entweder mit der Steuereinheit des Antriebs der Mutterrolle oder der Steuereinheit des Antriebs der Tragwalze verbindbar und ermöglicht eine Umschaltung der Bahnzugregelung in Abhängigkeit des Betriebszustandes auf die entsprechende Steuereinheit des Antriebes. Dies bedeutet, dass die Daten des Bahnzug erfassenden Sensors sowohl für den Antrieb der Mutterrolle als auch für die Antriebe der Tragwalzen der Wickelrolle bereitgestellt werden können und je nach Betriebszustand in der Maschinensteuerung auf den entsprechenden Antrieb zur Regelung mit eingebunden bzw. überlagert ist.The invention also relates to a device for carrying out the method, comprising two carrier rollers arranged axially parallel to one another to support the winding roll, forming two winding gaps, with the material web being guided to the winding roll in the first winding gap with at least partial wrapping around the first carrier roller and that of the first carrier roller in the direction of travel of the material web downstream second support roller is free from being wrapped by the material web and at least one drive with control unit is assigned to the master roll and the at least one support roller and at least one sensor that detects the web tension is arranged between the mother roll and the first support roller. Depending on the operating state, the sensor can be connected by the machine control either to the control unit of the mother roll drive or to the control unit of the support roller drive and enables the web tension control to be switched over to the corresponding control unit of the drive depending on the operating state. This means that the data from the sensor detecting the web tension can be made available both for the drive of the mother roll and for the drives of the support rollers of the winding roll and, depending on the operating state in the machine control, is integrated or superimposed on the corresponding drive for regulation.

Die Erfindung wird im Folgenden im Zusammenhang mit der Behandlung einer Papierbahn erläutert. Sie ist jedoch auch bei anderen Materialbahnen entsprechend anwendbar, die ähnlich zu handhaben sind. Dabei handelt es sich beispielsweise, jedoch nicht erschöpfend, um Bahnen aus Karton, Pappe, Kunststoff- oder Metallfolien.The invention is explained below in connection with the treatment of a paper web. However, it can also be used correspondingly with other webs of material that are to be handled in a similar way. These are, for example, but not exhaustively, webs of cardboard, paperboard, plastic or metal foils.

Papierbahnen werden in relativ großen Breiten von bis zu über 11 m in einer Papiermaschine produziert. Die Produktion erfolgt quasi endlos. Dabei definiert die Warenlaufrichtung der Papiermaschine für alle in der Papierfabrik befindlichen Maschinen und Einrichtungen die Längs- und in horizontaler Ebene senkrecht dazu die Querrichtung.Paper webs are produced in a paper machine in relatively large widths of up to more than 11 m. The production is almost endless. The fabric running direction of the paper machine defines the longitudinal direction for all machines and equipment in the paper factory and the transverse direction in the horizontal plane perpendicular thereto.

Am Ende der Papiermaschine wird die erzeugte Papierbahn in voller Breite auf einen Wickelkern aufgewickelt. Dieser Wickelkern wird zyklisch, in aller Regel bei laufender Produktion, ersetzt. Die auf diese Weise entstehende, bahnbreite Wickelrolle wird üblicherweise als Mutterrolle oder Volltambour bezeichnet.At the end of the paper machine, the paper web produced is wound onto a winding core in its full width. This winding core is replaced cyclically, usually during ongoing production. The web-wide winding roll that is produced in this way is usually referred to as a mother roll or full spool.

Um für einen späteren Verwender, beispielsweise eine Druckerei, handhabbar zu sein, muss die auf einer Mutterrolle gewickelte Papierbahn in mehrere parallel verlaufende Teilbahnen geschnitten werden, deren Breiten für den jeweiligen späteren Verwender geeignet sind. Diese Breiten können fallweise stark variieren, so dass die Aufteilung der Papierbahn üblicherweise nach einem individuell definierbaren Schnittmuster vorgenommen wird.In order for a later user, for example a printer, to be able to handle it, the paper web wound on a mother roll must be cut into several parallel partial webs, the widths of which are suitable for the respective later user. These widths can vary greatly from case to case, so that the paper web is usually divided according to an individually definable pattern.

Die Teilbahnen werden dann zu Wickelrollen aufgewickelt, die man Teilbahn- oder Fertigrollen nennt und die gemeinsam als sogenannter Rollenwurf ausgegeben werden. Das Schnittmuster ist von Rollenwurf zu Rollenwurf änderbar. Das Längsschneiden und Aufwickeln erfolgt zweckmäßigerweise in einer einzigen Maschine, die dann häufig als Rollenschneidvorrichtung bezeichnet wird.The partial webs are then wound up into winding rolls, which are called partial web or finished rolls and which are output together as so-called cast rolls. The pattern can be changed from roll to roll. The slitting and winding is expediently carried out in a single machine, which is then often referred to as a slitting device.

Allen oben beschriebenen Aufwickeleinrichtungen, also denen zur Erzeugung von Mutterrollen wie auch denen zur Erzeugung von Teilbahn- oder Fertigrollen, ist gemeinsam, dass die zur Ausbildung einer Wickelrolle aufzuwickelnde Bahn einen Wickelspalt mit mindestens einer Wickelwalze bildet, an der sie sich abstützt oder an der sie an- oder aufliegt und die dementsprechend als Stütz- oder Tragwalze bezeichnet wird. Diese, unmittelbar mit den sich bildenden Wickelrollen in Kontakt stehenden Wickelwalzen, stellen somit auch die unmittelbar wirkenden Werkzeuge dar, mittels derer die Wickelgüte beeinflussbar ist.All winding devices described above, i.e. those for producing mother rolls as well as those for producing partial web or finished rolls, have in common that the web to be wound up to form a wound roll forms a winding nip with at least one winding roller on which it is supported or on which it is supported on or rests and is accordingly referred to as a backup or support roller. These winding rollers, which are in direct contact with the winding rolls being formed, thus also represent the tools that act directly, by means of which the winding quality can be influenced.

Üblicherweise durchläuft eine Rollenschneidmaschine im Abwicklungsprozess fünf normale Betriebszustände, dazu gehören der Stillstand, das Kriechen oder der Kriechgang, das Beschleunigen, das Produzieren oder die Produktionsgeschwindigkeit und das Abbremsen.A slitter winder usually goes through five normal operating states in the unwinding process, including standstill, creeping or creep speed, accelerating, producing or production speed and braking.

Während üblicherweise der Hauptantrieb der Wickelrolle drehzahlgesteuert ist und die Geschwindigkeit der Rollenschneidmaschine bestimmt, erfolgt der Antrieb der Mutterrolle drehmomentgesteuert mit überlagerter Bahnzugregelung. Insbesondere beim Beschleunigen und Abbremsen des Abwickelns kommt es dabei zu Schwankungen im Bahnzug, was das Wickelergebnis beeinträchtigt. Dabei hat die Schwungmasse der Mutterrolle eine wesentliche Bedeutung.While the main drive of the winding roll is usually speed-controlled and determines the speed of the slitter winder, the drive of the mother roll is torque-controlled with superimposed web tension control. In particular when accelerating and decelerating the unwinding, there are fluctuations in the web tension, which affects the winding result. The flywheel mass of the parent roll is of major importance.

Die Mutterrolle ist bezüglich des spezifischen Gewichts aber relativ inhomogen, da diese im Kern meist härter gewickelt ist als außen. Daher ist die Berechnung der Schwungmasse und folglich die Steuerung des Antriebsmomentes beim Beschleunigen und Abbremsen sehr ungenau.However, the parent roll is relatively inhomogeneous in terms of specific weight, since the core is usually wound harder than the outside. Therefore, the calculation of the inertial mass and consequently the control of the drive torque when accelerating and braking is very imprecise.

Beschrieben sind derartige Maschinen beispielsweise in der DE 30 30 798 A1 sowie der DE 10 2010 039 007 A1 .Such machines are described, for example, in DE 30 30 798 A1 as well as the DE 10 2010 039 007 A1 .

Im Dokument WO2020/177910 A1 (Voith Patent GmbH), 10.09.2020, sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, welche mit einer Messeinrichtung bzw. Sensor den Bahnzug der Materialbahn zwischen Mutterrolle und Wickelrolle erfassen und je nach Betriebszustand abwechselnd mit den Daten aus der Messeinrichtung für den Bahnzug entweder die Regelung der Antriebe der Tragwalzen der Wickelrolle oder die Regelung des Antriebes der Mutterrolle beeinflussen, um damit ein reproduzierbares und gleichmäßiges Wickelergebnis zu erhalten. Die Regelung der Antriebe der Mutter- und Wickelrolle erfolgt in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Rollenschneidmaschine hierbei entweder drehmomentgesteuert/-geregelt oder drehzahlgesteuert/-geregelt und zusätzlich in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Rollenschneidmaschine mit überlagerten Bahnzugsensor so, dass der Bahnzug in einem vorgegebenen Intervall liegt.In the document WO2020/177910 A1 (Voith Patent GmbH), September 10, 2020, a method and a device are described which use a measuring device or sensor to record the web tension of the material web between the mother roll and the winding roll and, depending on the operating state, alternately with the data from the measuring device for the web tension either the Influencing the control of the drives of the support rollers of the winding roll or the control of the drive of the master roll in order to obtain a reproducible and uniform winding result. The drives of the parent and winding rolls are controlled depending on the operating state of the winder either torque-controlled/regulated or speed-controlled/regulated and additionally depending on the operating state of the winder with superimposed web tension sensor so that the web tension is within a specified interval.

Die Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn auf eine Wickelrolle für eine Rollenschneidmaschine derart weiterzuentwickeln, dass auch bei starken Schwankungen der Kräfteverhältnisse im Bereich zwischen der Ab- und Aufwicklung und damit den Eingangsgrößen, insbesondere des Bahnzugs und der daraus resultierenden Bahnspannung der Materialbahn zwischen Mutterrolle und Wickelroll, ein leicht reproduzierbares und gleichbleibendes Wickelergebnis auf den Wickelrollen resultiert.The object of the invention is to further develop a method and a device for winding a material web onto a winding roll for a winder such that even with strong fluctuations in the force ratios in the area between unwinding and winding and thus the input variables, in particular the web tension and the resulting resulting web tension of the material web between the mother roll and the winding roll, an easily reproducible and consistent winding result on the winding rolls.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in allen Betriebszuständen der Antrieb der Mutterrolle und mindestens einer der Antriebe einer Tragwalze der Wickelrolle in allen Betriebszuständen drehzahlgesteuert/- geregelt wird.According to the invention, the object is achieved in that, in all operating states, the drive of the mother roll and at least one of the drives of a support roller of the winding roll is speed-controlled/regulated in all operating states.

Die vorliegende Erfindung ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.The present invention is characterized by the features of the independent claims. Advantageous configurations can be found in the dependent claims, the description and the drawings.

Hinsichtlich der Vorrichtung ist wesentlich, dass die Steuereinheit des Antriebs der Mutterrolle und mindestens eine Steuereinheit der Antriebe der Tragwalzen, insbesondere der Hauptantrieb, ausgeführt sind so dass die Steuereinheiten drehzahlgesteuert/-geregelt werden können.With regard to the device, it is essential that the control unit of the drive of the mother roll and at least one control unit of the drives of the support rollers, in particular the main drive, are designed so that the control units can be speed-controlled/regulated.

Auf diese Weise können die Schwankungen der Kräfteverhältnisse im Bereich zwischen der Abrollung und der Aufrollung reduziert werden. Die Verhältnisse im Aufwickelbereich sind somit stabil und reproduzierbar.In this way, the fluctuations in the balance of power in the area between the unwinding and the winding can be reduced. The conditions in the winding area are therefore stable and reproducible.

Da Änderungen des Bahnzuges und der resultierenden Bahnspannung der Materialbahn beispielsweise bei Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen besonders stark auftreten, ist es vorteilhaft bei den Betriebszuständen Beschleunigen und Abbremsen des Abwickelns, dass mindestens ein Antrieb einer der Tragwalzen der Wickelrollen das Regeln des Bahnzugs übernimmt und dabei primär drehzahlgeregelt ist. Der Antrieb der Mutterrolle bestimmt dabei hauptsächlich drehzahlgeregelt die Anlagengeschwindigkeit.Since changes in the web tension and the resulting web tension of the material web occur particularly strongly, for example during acceleration and deceleration processes, it is advantageous in the operating states of acceleration and deceleration of the unwinding that at least one drive of one of the support rollers of the winding rolls takes over the control of the web tension and is primarily speed-controlled is. The drive of the parent roll mainly determines the line speed in a speed-controlled manner.

Gleiches ist beim Kriechgang von Vorteil. Gleiches ist auch beim Stillstand von Vorteil.The same is advantageous when crawling. The same is also advantageous when standing still.

Wegen des wesentlich geringeren Gewichts der Wickelrollen ist auch der Einfluss der wirksamen Schwungmasse wesentlich niedriger als bei der Mutterrolle.Due to the significantly lower weight of the winding rolls, the influence of the effective centrifugal mass is also significantly lower than with the parent roll.

Bei Produktionsgeschwindigkeit des Abwickelns ist es vorteilhaft, den Antrieb der Mutterrolle drehzahlgesteuert/-geregelt zu regeln und mit überlagerter Bahnzugregelung auch das Regeln des Bahnzuges zu übernehmen. Mindestens ein Antrieb der Tragwalzen der Wickelrollen bestimmt bei dem Betriebszustand Produktionsgeschwindigkeit drehzahlgesteuert/-geregelt die Anlagengeschwindigkeit.At the production speed of the unwinding, it is advantageous to control the drive of the mother roll in a speed-controlled/regulated manner and also to take over the regulation of the web tension with superimposed web tension control. At least one drive of the carrier rollers of the winding rolls determines the system speed in the operating state production speed speed-controlled/regulated.

Erfindungsgemäß soll die Mutterrolle und die Wickelrolle über deren entsprechenden Antriebe, während aller Betriebszustände wie Stillstand, des Kriechgangs, beim Beschleunigen oder beim Abbremsen und bei Produktionsgeschwindigkeit des Abwickelns drehzahlgesteuert/-geregelt angetrieben werden.According to the invention, the master roll and the winding roll are to be speed-controlled/regulated via their corresponding drives during all operating states such as standstill, creep speed, when accelerating or braking and at the production speed of the unwinding.

Vorteilhaft kann in dieser Ausführungsform die höhere Dynamik eines Drehzahlreglers im Vergleich zu einem Drehmomentregler genutzt werden und es ermöglichen, dass die vorgegebenen Sollwerte sich in allen Betriebszuständen schnell einstellen und somit zu einem besseren und reproduzierbaren Aufwickelergebnis führen.In this embodiment, the higher dynamics of a speed controller compared to a torque controller can advantageously be used and make it possible for the specified setpoint values to be set quickly in all operating states and thus lead to a better and reproducible winding result.

Besonders vorteilhaft kann die höhere Dynamik eines Drehzahlreglers im Vergleich zu einem Drehmomentregler genutzt werden für die Regelung bei Betriebszuständen mit schnell ändernden Randbedingungen bzw. Eingabegrößen wie beim Beschleunigen, Abbremsen und im Kriechgang.The higher dynamics of a speed controller compared to a torque controller can be used particularly advantageously for controlling operating states with rapidly changing boundary conditions or input variables, such as when accelerating, braking and in creep speed.

Weiter vorteilhaft kann sich zeigen, dass durch die Verwendung einer hauptsächlichen Drehzahlsteuerung/-regelung der Antriebe die Notwendigkeit entfällt eine Beschleunigungs- und Reibungskompensationen in den Steuereinheiten zu integrieren.It can also be shown to be advantageous that the use of a main speed control/regulation of the drives eliminates the need to integrate acceleration and friction compensation in the control units.

Weiter vorteilhaft kann sein, dass der üblicherweise nicht exakt bestimmbare Parameter Schwungmasse der Mutterrolle nicht mehr direkt in die Steuereinheit mit eingebunden werden muss.It can also be advantageous that the flywheel mass parameter of the master roll, which is usually not exactly determinable, no longer has to be integrated directly into the control unit.

Weiter vorteilhaft kann sich zeigen, dass die Bahnzugregelung in schwierig zu berechneten Situationen, insbesondere durch nicht exakt bestimmbare Parameter der Mutterrolle und/oder Wickelrolle und/oder Antriebe, immer von dem Antrieb mit konstanten mechanischen Verhältnissen übernommen wird.Another advantage is that the web tension control is always taken over by the drive with constant mechanical conditions in situations that are difficult to calculate, in particular due to parameters of the master roll and/or winding roll and/or drives that cannot be precisely determined.

Weiter vorteilhaft kann sich zeigen, dass der üblicherweise aufgewendete Zeitraum für die Inbetriebnahme einer dem Stand der Technik entsprechenden Regelung deutlich verkürzt wird.It can also be shown to be advantageous that the period of time usually required for the commissioning of a control system corresponding to the state of the art is significantly shortened.

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur einen schematischen Aufbau einer Rollenschneidmaschine.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the attached drawing, the figure shows a schematic structure of a winder.

Die in der Figur dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rollenwickelvorrichtung ist im Zusammenhang mit einer als Tragwalzenwickelvorrichtung ausgebildeten Rollenschneidvorrichtung realisiert.The preferred embodiment of a roll winding device according to the invention shown in the figure is implemented in connection with a roll cutting device designed as a carrier roll winding device.

Wesentliche Bestandteile dieser Rollenschneidvorrichtung sind eine Abwickeleinrichtung 15, in der die Materialbahn 1, in ihrer Breite im Wesentlichen der Arbeitsbreite einer der Rollenschneidvorrichtung vorgeordneten und hier nicht dargestellten Papiermaschine entsprechenden, von einer Mutterrolle 4 abgezogen wird, eine Schneidpartie 17, in der die Materialbahn 1 zur Erzeugung von Teilbahnen in wählbare Breitenformate ihrer Laufrichtung nach längs geteilt wird und eine im Bereich ihrer Aufwicklung angesiedelte Wickelanordnung 16.The essential components of this winder are an unwinding device 15, in which the material web 1, whose width essentially corresponds to the working width of a paper machine that is arranged upstream of the winder and is not shown here, is pulled off a parent roll 4, a cutting section 17, in which the material web 1 is Production of partial webs in selectable width formats is divided longitudinally according to their running direction and a winding arrangement 16 located in the area of their winding.

Der Mutterrolle 4 ist dabei ein eigener Antrieb 8 mit Steuereinheit zugeordnet.The parent roll 4 is assigned its own drive 8 with a control unit.

Die Schneidpartie 17 umfasst dazu als wesentliche Bestandteile meist scheibenförmige Schneideinrichtungen, die hier in Form von aneinander wirksam werdenden Obermessern 18 und Untermessern 19 dargestellt sind.
Um Vibrationen der laufenden Materialbahn 1 im Bereich der Schneidpartie 17 zu verhindern, wird dieser Bereich im dargestellten Beispiel von Umlenkrollen 20 begrenzt.For this purpose, the cutting section 17 comprises, as essential components, mostly disk-shaped cutting devices, which are shown here in the form of upper cutters 18 and lower cutters 19 acting on one another.
In order to prevent vibrations of the running material web 1 in the area of the cutting section 17, this area is delimited by deflection rollers 20 in the example shown.

Neben den beiden Tragwalzen 5,6 bilden die mindestens eine zu wickelnde Wickelrolle 3 und die Auflagewalze 21 wesentliche Elemente der Wickelanordnung 16. Obwohl in der Figur nur die Stirnseite einer einzigen Wickelrolle 3 sichtbar ist, wird hier davon ausgegangen, dass sich in der in die Bildebene erstreckenden Y-Richtung weitere Wickelrollen 3 hinter der dargestellten Wickelrolle 3, in dem aus den beiden Tragwalzen 5,6 gebildeten Wickelbett befinden.In addition to the two support rollers 5, 6, the at least one winding roll 3 to be wound and the support roller 21 form essential elements of the winding arrangement 16. Although only the end face of a single winding roll 3 is visible in the figure, it is assumed here that in the Image plane extending Y-direction more winding rolls 3 behind the winding roll 3 shown, are in the winding bed formed from the two support rollers 5.6.

Die sich im Verlauf des Wickelprozesses bildenden Wickelrollen 3 bestehen in ihrem Kern jeweils aus einer Wickelhülse 2, mit dem der Anfang eines endlichen Abschnittes einer Teilbahn der Materialbahn 1 verbunden und dann durch fortwährendes Umwickeln unter Ausbildung von so genannten Wickellagen umspannt wird.The core of the winding rolls 3 formed in the course of the winding process consists of a winding sleeve 2, with which the beginning of a finite section of a partial web of the material web 1 is connected and then spanned by continuous winding to form so-called winding layers.

Die zwei achsparallel zueinander angeordneten Tragwalzen 5,6 dienen zur Abstützung der Wickelrolle 3 unter Ausbildung zweier Wickelspalte 11,12, wobei im ersten Wickelspalt 11 die Materialbahn 1 zur Wickelrolle 3 unter teilweiser Umschlingung der ersten Tragwalze 5 geführt wird und die, der ersten Tragwalze 5 in Bahnlaufrichtung 7 nachgeordnete zweite Tragwalze 6 frei von einer Umschlingung durch die Materialbahn 1 ist.The two carrier rollers 5, 6 arranged axially parallel to one another serve to support the winding roll 3, forming two winding gaps 11, 12, with the material web 1 being guided to the winding roll 3 in the first winding gap 11, with partial wrapping of the first carrier roller 5 and the first carrier roller 5 second support roller 6 downstream in the direction of web travel 7 is free from being wrapped around by the material web 1 .

Die in Drehrichtung der Wickelrolle 3 am Außenumfang dieser den zweiten Wickelspalt 12 bildende, zweite Tragwalze 6 ist immer über die Wickelrolle 3 mit der ersten Tragwalze 5 mechanisch gekoppelt.The second carrier roller 6 forming the second winding gap 12 on the outer circumference of the winding roller 3 in the direction of rotation is always mechanically coupled to the first carrier roller 5 via the winding roller 3 .

Beiden Tragwalzen 5,6 ist jeweils ein Antrieb 9,10 mit Steuereinheit zugeordnet. Dabei hat es sich bewährt, wenn die, in Bahnlaufrichtung 7 der Materialbahn 1, erste Tragwalze 5 drehzahlgeregelt und die zweite Tragwalze 6 drehmomentgeregelt ist, wobei die Drehmomentregelung der zweiten Tragwalze 6 unabhängig vom Einfluss des Istwertes der Drehzahl der ersten Tragwalze 5 erfolgt und die Lastaufteilung so erfolgt, dass die Wickelrolle 3 überwiegend drehzahlgeregelt angetrieben wird.Both supporting rollers 5.6 are each assigned a drive 9.10 with a control unit. It has proven useful if the speed of the first support roller 5 in the direction of travel 7 of the material web 1 is speed-controlled and the second support roller 6 is torque-controlled, with the torque control of the second support roller 6 being independent of the influence of the actual value of the speed of the first support roller 5 and the load distribution takes place in such a way that the winding roller 3 is mainly driven in a speed-controlled manner.

Zur Dämpfung von Schwingungen können die Tragwalzen 5,6 eine elastische Lagerung aufweisen. Ebenso kann mindestens eine der beiden Tragwalzen 5,6 eine, an der Materialbahn 1 wirksam werdende Beschichtung oder Ummantelung aufweisen.To dampen vibrations, the support rollers 5.6 can have an elastic bearing. Likewise, at least one of the two carrier rollers 5, 6 can have a coating or casing that becomes effective on the material web 1.

Zur Gewährleistung eines kontinuierlichen Ab- und Aufwickelvorganges mit optimalem Wickelergebnis ist es erforderlich, dass der Bahnzug der Materialbahn 1 zwischen der Abwicklung und der Aufwicklung im Wesentlichen konstant ist, damit keine Beschädigungen an der Materialbahn 1 auftreten. Auf einen nicht gleichmäßigen Bahnzug zurückzuführende Wickelfehler können sich beispielsweise in Rissen oder Faltenbildung widerspiegeln und auch entsprechende Folgeschäden verursachen.
Insbesondere bei Beschleunigungs- und Abbremsvorgängen kann es jedoch zu relativ stark auftretenden Änderungen des Bahnzugs kommen.In order to ensure a continuous unwinding and winding process with an optimal winding result, it is necessary for the web tension of the material web 1 to be essentially constant between unwinding and winding, so that no damage occurs to the material web 1 . Winding errors that can be attributed to a non-uniform web tension can, for example reflected in cracks or wrinkling and also cause corresponding consequential damage.
In particular during acceleration and deceleration processes, however, there can be relatively strong changes in the web tension.

Ab- und Aufwickelungsprozess sind daher aneinander anzupassen.The unwinding and winding process must therefore be adapted to each other.

Hierzu sind der Antrieb 8 der Mutterrolle 4 sowie die Antriebe 9,10 der Tragwalzen 5,6 über ihre jeweilige Steuereinheit mit der Maschinensteuerung 14 verbunden. Darüber hinaus wird der Bahnzug der Materialbahn 1 zwischen der Mutterrolle 4 und der ersten Tragwalze 5 von einem Sensor 13 erfasst und an die Maschinensteuerung 14 übermittelt.For this purpose, the drive 8 of the parent roll 4 and the drives 9,10 of the support rollers 5,6 are connected to the machine control 14 via their respective control units. In addition, the web tension of the material web 1 between the master roll 4 and the first support roller 5 is detected by a sensor 13 and transmitted to the machine control 14 .

Unter einer Steuerung werden hier die Gesamtheit der zur Ausführung von Steuerungs- und Regelungsaufgaben erforderlichen Funktionskomponenten und deren Verknüpfungen verstanden. Dazu gehören Steuergeräte, Regler, Einrichtungen zur Erfassung von Istwerten, Störgrößen und Stelleinrichtungen sowie deren Verbindungen untereinander.A controller is understood here as the entirety of the functional components required for the execution of control and regulation tasks and their linkages. This includes control devices, controllers, devices for recording actual values, disturbance variables and actuating devices as well as their connections to one another.

Über die Maschinensteuerung 14 soll gewährleistet werden, dass je nach Betriebszustand der Antrieb 8 der Mutterrolle 4 oder einer der Antriebe 9,10 der Wickelrollen 3 so erfolgt, dass der Bahnzug in einem vorgegebenen Intervall liegt. Hierzu wird der Sensor 13 von der Maschinensteuerung 14 je nach Betriebszustand für eine übergeordnete Bahnzugregelung mit der Steuereinheit des Antriebs 8 der Mutterrolle 4 oder mindestens einer Steuereinheit der Antriebe 9,10 der Tragwalzen 5,6 verbunden.The machine control 14 is intended to ensure that, depending on the operating state, the drive 8 of the mother roll 4 or one of the drives 9,10 of the winding rolls 3 takes place in such a way that the web tension is within a predetermined interval. For this purpose, the sensor 13 is connected by the machine control 14 depending on the operating state for a higher-level web tension control with the control unit of the drive 8 of the mother roll 4 or at least one control unit of the drives 9,10 of the support rollers 5,6.

Im Betriebszustand Normalbetrieb, d.h. bei Produktionsgeschwindigkeit des Abwickelns erfolgt der Antrieb 8 der Mutterrolle 4 drehzahlgeregelt mit übergeordneter Bahnzugregelung, so dass der Bahnzug in einem vorgegebenen Intervall liegt und mindestens einer der Antriebe 9,10 der Tragwalzen 5,6 wird dabei auch drehzahlgeregelt.In the normal operating state, i.e. at the production speed of unwinding, the drive 8 of the mother roll 4 is speed-controlled with higher-level web tension control, so that the web tension is within a predetermined interval and at least one of the drives 9,10 of the support rollers 5,6 is also speed-controlled.

Im Unterschied hierzu erfolgt bei Betriebszuständen wie im Kriechgang sowie im Stillstand und beim Beschleunigen oder Abbremsen des Abwickelns mindestens einer der Antriebe 9,10 der ersten und zweiten Tragwalze 5,6 drehzahlgeregelt mit übergeordneter Bahnzugregelung, so dass der Bahnzug in einem vorgegebenen Intervall liegt und der Antrieb 8 der Mutterrolle 4 ist dabei auch drehzahlgeregelt. Dies bedeutet, dass die Mutterrolle 4 und die Wickelrolle 3 in den Betriebszuständen Stillstand, Kriechen, Beschleunigen, Abbremsen und Produktionsgeschwindigkeit, also in allen Betriebszuständen, überwiegend drehzahlgeregelt angetrieben werden.In contrast to this, in operating states such as in creep speed and at a standstill and when accelerating or decelerating the unwinding, at least one of the drives 9,10 of the first and second support roller 5,6 is speed-controlled with higher-level web tension control, so that the web tension is within a predetermined interval and the Drive 8 of the parent roll 4 is also speed-controlled. This means that the master roll 4 and the winding roll 3 are driven predominantly with speed control in the operating states of standstill, creeping, accelerating, braking and production speed, ie in all operating states.

Während des kritischen Kriechens, Beschleunigens und Abbremsens wird die relevante Schwungmasse so im Wesentlichen von der gegenüber der Mutterrolle 4 wesentlich leichteren Wickelrolle 3 bestimmt, was die Schwankungen der des Bahnzuges und der daraus resultierenden Bahnspannung in der Materialbahn minimiert.During the critical creeping, acceleration and deceleration, the relevant centrifugal mass is essentially determined by the winding roll 3, which is much lighter than the mother roll 4, which minimizes the fluctuations in the web tension and the resulting web tension in the material web.

In einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform erfolgt in allen Betriebszuständen (Stillstand, Kriechen, Beschleunigen, Abbremsen und Produktionsgeschwindigkeit) des Abwickelns der Antrieb 8 der Mutterrolle 4 drehzahlgeregelt mit überlagerter Bahnzugregelung, so dass der Bahnzug in einem vorgegebenen Intervall liegt. Mindestens einer der Antriebe 9,10 der Tragwalzen 5,6 wird dabei drehzahlgeregelt.In an alternative advantageous embodiment, in all operating states (standstill, creeping, accelerating, braking and production speed) of the unwinding, the drive 8 of the master roll 4 is speed-controlled with superimposed web tension control, so that the web tension is within a predetermined interval. At least one of the drives 9.10 of the support rollers 5.6 is speed-controlled.

In einer weiteren alternativen vorteilhaften Ausführungsform erfolgt in allen Betriebszuständen (Stillstand, Kriechen, Beschleunigen, Abbremsen und Produktionsgeschwindigkeit) des Abwickelns mindestens einer der Antriebe 9,10 der Tragwalzen 5,6 der Wickelrolle drehzahlgeregelt mit überlagerter Bahnzugregelung, so dass der Bahnzug in einem vorgegebenen Intervall liegt. Der Antrieb 8 der Mutterrolle 4 wird dabei drehzahlgeregelt.In a further alternative advantageous embodiment, in all operating states (standstill, creeping, accelerating, braking and production speed) of the unwinding, at least one of the drives 9,10 of the support rollers 5,6 of the winding roll is speed-controlled with superimposed web tension control, so that the web tension is carried out at a predetermined interval lies. The drive 8 of the parent roll 4 is speed-controlled.

In einer weiteren alternativen vorteilhaften Ausführungsform wird der Antrieb 9 der Tragwalze 5 der Wickelrolle 3 drehzahlgesteuert/-geregelt.In a further alternative advantageous embodiment, the speed of the drive 9 of the support roller 5 of the winding roll 3 is controlled/regulated.

In einer weiteren alternativen vorteilhaften Ausführungsform wird der Antrieb 10 der Tragwalze 6 der Wickelrolle 3 drehmomentgesteuert/-geregelt.In a further alternative advantageous embodiment, the drive 10 of the support roller 6 of the winding roll 3 is torque-controlled/regulated.

In einer weiteren alternativen vorteilhaften Ausführungsform erfolgt der Antrieb 9 der Tragwalze 5 der Wickelrolle 3 drehzahlgesteuert/-geregelt und der Antrieb 10 der Tragwalze 6 der Wickelrolle 3 drehmomentgesteuert/-geregelt.In a further alternative advantageous embodiment, the drive 9 of the support roller 5 of the winding roll 3 is speed-controlled/regulated and the drive 10 of the support roller 6 of the winding roll 3 is torque-controlled/regulated.

BezugszeichenlisteReference List

11: Materialbahnweb of material
22: Wickelhülsewinding sleeve
33: Wickelrollewinding roll
44: Mutterrollemother role
55: Erste TragwalzeFirst support roller
66: Zweite TragwalzeSecond support roller
77: Laufrichtung MaterialbahnDirection of material web
88th: Antrieb MutterrolleDrive parent roll
99: Antrieb erste TragwalzeDrive of the first support roller
1010: Antrieb zweite TragwalzeDrive second support roller
1111: Erster WickelspaltFirst winding gap
1212: Zweiter WickelspaltSecond winding gap
1313: Bahnzugsensortension sensor
1414: Maschinensteuerungmachine control
1515: Abwickeleinrichtungunwinding device
1616: Wickelanordnung für die AufwicklungWinding arrangement for winding
1717: Schneidepartiecutting section
1818: Obermessertop knife
1919: Untermesserunderknife
2020: Umlenkrollenpulleys
2121: Auflagewalzeplaten roller

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 3030798 A1 [0012]
DE 102010039007 A1 [0012]
WO 2020/177910 A1 [0013]

Claims

Process for winding a material web (1) onto a winding core (2) to form a winding roll (3) for a slitting machine after longitudinal cutting of a material web (1) unwound from a mother roll (4), the mother roll (4) and the winding roll ( 3) are driven and a web tension of the material web (1) between the master roll (4) and the winding roll (3) is measured and depending on the operating state either a drive (8) of the master roll (4) or at least one drive (9,10) a support roller (5, 6) of the winding roll (3) so that the web tension lies within a predetermined interval, characterized in that the drive (8) of the master roll (4) and the at least one drive (9, 10) of the support rollers (5.6) of the winding roll (3) is speed-controlled/regulated in all operating states.

procedure after claim 1 , characterized in that when accelerating or braking, the drive (9,10) of the support rollers (5,6) of the winding roll (3) takes place in such a way that the web tension lies within a predetermined interval.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that when creeping the drive (9,10) of the support rollers (5,6) of the winding roll (3) takes place in such a way that the web tension lies within a predetermined interval.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when the drive (9, 10) of the support rollers (5, 6) of the winding roll (3) is at a standstill, the web tension is within a predetermined interval.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at production speed the drive (8) of the master roll (4) takes place in such a way that the web tension lies within a predetermined interval.

procedure after claim 1 , characterized in that when stationary, creeping, accelerating and braking, the drive (9,10) of the support rollers (5,6) of the winding roll (3) and at production speed the drive (8) of the master roll (4) takes place in such a way that the Web tension is within a predetermined interval.

procedure after claim 1 , characterized in that at standstill, creeping, accelerating, braking and production speed, the drive (9,10) of the support rollers (5,6) of the winding roll (3) takes place in such a way that the web tension lies within a predetermined interval.

procedure after claim 1 , characterized in that at a standstill, creeping, accelerating, braking and production speed, the drive (8) of the master roll (4) takes place in such a way that the web tension lies within a predetermined interval.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive (9) of the support roller (5) of the winding roll (3) is speed-controlled/regulated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive (10) of the support roller (6) of the winding roll (3) is torque-controlled/regulated.

Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising two carrier rollers (5, 6) arranged axis-parallel to one another for supporting the winding roll (3) while forming two winding gaps (11, 12), wherein in the first winding gap (11) the material web (1 ) is guided to the winding roll (3) with the first support roller (5) being at least partially wrapped around it, and the second support roller (6), which is arranged downstream of the first support roller (5) in the direction of web travel (7), is not being wrapped by the material web (1) and the Mother roll (4) is assigned a drive (8) and each support roller (5, 6) has a drive (9, 10) with a control unit, and between the mother roll (4) and the first support roller (5) there is at least one sensor ( 13). ze (5,6) is characterized in that the control unit of the drive (8) of the master roll (4) and at least one control unit of the drives (9,10) of the support rollers (5,6) are designed in such a way that the control units are speed-controlled /-can be regulated.

device after claim 11 , characterized in that the control unit of the drive (9) of the support roller (5) is designed in such a way that the control unit can be speed-controlled/regulated.

device after claim 11 or 12 , characterized in that the control unit of the drive (10) of the supporting roller (6) is designed in such a way that the control unit can be torque-controlled/regulated.