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Die Erfindung betrifft eine Rollenwickeleinrichtung
mit einer ersten Tragwalze und einer zweiten Tragwalze, die zusammen
ein erstes Wickelbett bilden, in dem mindestens eine anzuwickelnde
Wickelhülse
und eine dann entstehende Wickelrolle drehbar gelagert ist.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
einer Rollenwikkeleinrichtung beschrieben, die eine Papierbahn zu
einer Papierrolle aufwickelt. Sie ist aber bei anderen Bahnen, beispielsweise
Kartonbahnen, in ähnlicher
Weise anwendbar.
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Eine Papierbahn wird in der Regel
endlos und in relativ großen
Breiten bis hin zu 10 m produziert. Um handhabbar zu sein, muß sie in
einem der letzten Herstellungsschritte auf die richtige Breite geschnitten
und auf Papierrollen aufgewickelt werden. Die Breite der Pa pierrollen
beträgt
etwa 0,8 bis 3,5 m. Der Durchmesser der fertigen Papierrollen beträgt 0,8 bis
2,5 m.
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Beim Wickeln der Papierbahn zu der
Papierrolle möchte
man eine gewisse Wickelhärte
erreichen. Die Wickelhärte
soll von innen nach außen
abnehmen oder jedenfalls nicht ansteigen. Dies ist ohne zusätzliche
Maßnahmen
praktisch nicht zu erreichen, weil mit zunehmendem Rollendurchmesser
das Eigengewicht der Papierrolle ansteigt und dementsprechend der
Druck in den Auflagenips zwischen der Papierrolle und den Tragwalzen
ansteigt. Die Druckspannung in diesen Nips ist aber mit ein Kriterium
für die
Wickelhärte.
Je größer die
Druckspannung ist, desto größer ist
auch die Wickelhärte.
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Umgekehrt benötigt man zu Beginn des Wickelvorganges,
wenn die Papierrolle noch einen kleinen Durchmesser und dementsprechend
auch ein geringes Gewicht hat, eine relativ große Druckspannung, um die gewünschte hohe
Wikkelhärte
zu Beginn des Wickelvorganges zu erhalten.
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Sieht man nun Mittel vor, mit denen
man zu Beginn des Wickelns eine hohe Druckspannung erzeugen kann,
dann sind diese Mittel in einem späteren Stadium des Wikkelns
störend.
Sieht man hingegen Mittel vor, die später eine kleine Druckspannung ermöglichen,
dann fehlt die Wickelhärte
zu Beginn des Wickelvorgangs.
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Eine Wickelvorrichtung der eingangs
genannten Art ist beispielsweise aus
DE 38 16 777 C2 bekannt. Hier ist neben der
ersten Tragwalze eine zweite Tragwalze angeordnet, die mit der ersten Tragwalze
ein Wickelbett bildet. Auf der der ersten Tragwalze gegenüberliegenden Seite
der zweiten Tragwalze ist eine dritte Walze mit etwa gleichem Durchmesser
wie die zweite Tragwalze angeordnet. Ein Band ist um die zweite
und die dritte Walze geschlungen. Mit zunehmendem Durchmesser der
Wikkelrolle wird das Gewicht der Wickelrolle auf das obere Trum
des über
die beiden Tragwalzen geführten Bandes übergeleitet.
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DE 197 27 012 A1 zeigt eine andere Wickelmaschine
mit einer zentralen Stützwalze,
an der beidseitig und auf Lücke
zueinander Wickelrollen anliegen, die an ihrem Rollenkern abgestützt und
angetrieben sind. Unterhalb der Wickelrollen ist eine Abstützeinrichtung
angeordnet, die zwei relativ kleine Rollen aufweist, um die ein
Band umläuft.
Die von der zentralen Stützwalze
am weitesten entfernte Umlenkrolle läßt sich in ihrer Höhenlage
verändern,
um auch kleinere Wickelrollen abstützen zu können.
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DE
92 01 791 U1 zeigt eine Wickelvorrichtung mit einer relativ
großen
einlaufseitigen ersten Tragwalze und einer zweiten Tragwalze, die
zusammen ein Wickelbett bilden. Mit der zweiten Tragwalze ist über einen
Hebel eine dritte Tragwalze verbunden, die etwa den gleichen Durchmesser
wie die zweite Tragwalze aufweist. In einem frühen Wickelstadium, aber erst
nach dem Anwickelvorgang, wird die dritte Tragwalze seitlich zur
Anlage an die bildende Wickelrolle gebracht. Mit zunehmendem Durchmesser
der Wickelrolle wird die dritte Tragwalze abgesenkt.
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AT 332 214 A beschreibt eine Aufwickelvorrichtung
zum fortlaufenden Bilden von Wickeln aus Materialbahnen mit einem
Wickelbett, das aus zwei im wesentlichen gleich großen Tragwalzen
gebildet ist. Eine Ausstoßrolle
ist um die erste Tragwalze herum verschwenkbar, um eine fertige
Wickelrolle aus dem Wickelbett auszustoßen. Auf der gegenüberliegenden
Seite schließt
sich dann ein Ablaßtisch
entweder unmittelbar an das Wickelbett an oder es ist eine weitere
Stützwalze
vorgesehen, die die fertige Wickelrolle beim Ausstoßen aufnimmt.
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DE 40 35 143 C2 zeigt eine Doppeltragwalzen-Wickelmaschine
zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Bahn mit einem unteren Wickelbett,
das durch zwei Tragwalzen mit relativ kleinem Durchmesser gebildet
ist. Diese beiden Tragwalzen lassen sich nach oben bewegen und zwar
zwischen zwei Tragwalzen eines oberen Wickelbetts hindurch. Diese Tragwalzen
haben einen größeren Durchmesser.
In der oberen Stellung der Tragwalzen des unteren Wickelbetts wird
die sich bildende Wickelrolle von den großen Tragwalzen des oberen Wickelbetts übernommen.
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US 4 344 585 A beschreibt eine Bahnhandhabungsvorrichtung,
bei der eine Bahn von einer Rolle abgewickelt wird, die auf dem
oberen Trum eines umlaufenden Bandes liegt. Die Bahn wird dann ohne Wickelkern
in einer durch zwei höhenmäßig und
seitlich zueinander versetzte Walzen und einer Reihe von Rollen
gebildeten Wickelkammer zu einer Schlaufe geformt und abgewickelt.
Die Rollen öffnen sich
mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den
Aufbau einer Wickelrolle auf einfache Weise beeinflussen zu können.
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Diese Aufgabe wird bei einer Rollenwickeleinrichtung
der eingangs genannten Art in einer ersten Ausgestaltung dadurch
gelöst,
daß neben
der zweiten Tragwalze eine dritte Tragwalze angeordnet ist, deren
Durchmesser größer ist
als der Durchmesser der zweiten Tragwalze, wobei die dritte Tragwalze
mit der ersten Tragwalze nach einem Anwickelvorgang ein zweites
Wickelbett für
die fertig zu wickelnde Wickelrolle in einem späteren Stadium eines Wickelvorgangs
bildet, und daß die
dritte Tragwalze einen Scheitelpunkt aufweist, der unterhalb eines Scheitelpunkts
der ersten Tragwalze und mindestens auf gleicher Höhe wie ein
Scheitelpunkt der zweiten Tragwalze angeordnet ist.
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Man ordnet also nicht mehr zwei Tragwalzen nebeneinander
an, wie das von einem herkömmlichen
Doppeltragwalzenwickler bekannt ist, sondern drei. Die drei Tragwalzen
sind nun so angeordnet, daß die
Wickelrolle zu Beginn des Wickelvorgangs im ersten Wickelbett liegt,
das zwischen der ersten und der zweiten Tragwalze ausgebildet ist.
Mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle kommt die Wickelrolle
immer weiter aus dem ersten Wikkelbett heraus, weil sich die Krümmung ihres
Umfangs ändert.
Die Krümmung
wird nämlich
kleiner. Bei einem bestimmten Durchmesser wird die Wickelrolle dann die
dritte Tragwalze berühren
und bei weiter abnehmender Krümmung,
d.h. sich vergrößerndem
Radius, von der zweiten Tragwalze abheben und die dritte Tragwalze
als Abstützung
nutzen. Die dritte Tragwalze hat einen größeren Durchmesser als die zweite Tragwalze.
Die Druckspannungen im Nip zwischen der Wickelrolle und der dritten
Tragwalze sind also kleiner als die Druckspannungen im Nip zwischen
der Wickelrolle und der zweiten Tragwalze. Damit ist es möglich, zu
Beginn des Wickelvorganges eine relativ große Druckspannung mit Hilfe
der zweiten Tragwalze zu erzeugen und dann, wenn die Wickelrolle
aufgrund eines vergrößerten Durchmessers
ein vergrößertes Eigengewicht
aufweist, die Druckspannungen dadurch zu verringern, daß man die
Abstützung
von der zweiten Tragwalze auf die dritte Tragwalze überführt. Diese Überführung erfolgt
aufgrund des zunehmenden Durchmessers der Wickelrolle automatisch. Damit
ergibt sich ein weiterer Vorteil: Zu Beginn des Wickelvorgangs,
wenn der Durchmesser der Wickelrolle klein ist, stehen zwei eng
benachbarte Tragwalzen zur Verfügung,
was auch notwendig ist. Wenn die Wickelrolle auf einen größeren Durchmesser
angewachsen ist, wird die Wickelrolle automatisch auf zwei Tragwalzen
abgestützt,
deren Achsen weiter voneinander entfernt sind und damit ein sichereres Wickelbett
bilden, das gegen Schwingungen und Herausspringen stabiler ist.
Ein Auseinanderfahren der Tragwalzen, wie im Stand der Technik üblich, ist
bei dieser Ausgestaltung jedoch nicht erforderlich, obwohl praktisch
die gleiche Wirkung erzielt wird. Mit der Anordnung der dritten
Tragwalze stellt man sicher, daß ab
einem bestimmten Wickelrollendurchmesser tatsächlich das meiste Gewicht der
Wickelrolle von der dritten Tragwalze aufgenommen werden kann. Man
kann die dritte Tragwalze nun so ausbilden, daß die Druckspannungen im Auflagenip
zwischen der Wickelrolle und der dritten Tragwalze klein bleiben,
beispielsweise durch einen relativ weichen Bezug der dritten Tragwalze.
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In einer zweiten Ausgestaltung wird
die Aufgabe dadurch gelöst,
daß neben
der zweiten Tragwalze eine dritte Tragwalze angeordnet ist, deren Durchmesser
größer ist
als der Durchmesser der zweiten Tragwalze, wobei die dritte Tragwalze
mit der ersten Tragwalze ein zweites Wickelbett für die Wickelrolle
in einem späteren
Stadium eines Wickelvorgangs bildet, und daß die zweite Tragwalze zwischen der
ersten Tragwalze und der dritten Tragwalze absenkbar ist.
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In diesem Fall läßt sich der Übergang
der Rollenabstützung
von der zweiten Tragwalze auf die dritte Tragwalze von außen steuern.
Darüber
hinaus kann man nach dem Absenken der zweiten Tragwalze neue Wickelhülsen einlegen
und diese Wickelhülsen
dann gemeinsam mit der zweiten Tragwalze wieder nach oben fahren,
wo sie in einem Wikkel zwischen der zweiten Tragwalze und der ersten
Tragwalze verbleiben kann, ohne den Wickelvorgang zu stören, weil
die Wickelrolle aufgrund ihrer geringen Krümmung den Raum zwischen der
ersten Tragwalze und der zweiten Tragwalze nicht benötigt. Bevor die
Materialbahn dann von der vollen Wickelrolle auf die neue Wikkelhülse überführt wird,
muß die
zweite Tragwalze allerdings noch ein weiteres Stück angehoben werden.
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Im weiteren kann die zweite Tragwalze
eine größere Härte als
die dritte Tragwalze aufweisen. Man nutzt also nicht nur einen verminderten
Durchmesser der zweiten Tragwalze, um eine erhöhte Wickelhärte zu produzieren, sondern
nutzt auch noch die Härte
der zweiten Tragwalze aus, um eine möglichst große Wickelspannung in die Wikkelrolle
einzuwickeln.
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Die zweite Tragwalze kann eine größere Härte als
die erste Tragwalze aufweisen. Die erste Trag walze ist auch in einem
späteren
Stadium des Wickelns daran beteiligt, das Gewicht der Wickelrolle aufzunehmen.
Man kann größere Druckspannungen zwischen
der Wikkelrolle und der ersten Tragwalze vermeiden, wenn die erste
Tragwalze ebenfalls einen weichen Belag aufweist. Die notwendige
Härte zu Beginn
des Wickelvorganges wird dann hauptsächlich über die zweite Tragwalze erzeugt.
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Auch ist von Vorteil, wenn die erste
Tragwalze und die dritte Tragwalze die gleiche Härte aufweisen. In diesem Fall
kann man dann, wenn die Wickelrolle auf der ersten und auf der dritten
Tragwalze aufliegt, die Kontaktverhältnisse in beiden Auflagenips ähnlich gestalten.
Die erste Tragwalze kann beispielsweise einen etwas kleineren Durchmesser
als die dritte Tragwalze aufweisen, so daß in beiden Auflagenips die
gleichen Druckspannungen herrschen, wenn die dritte Tragwalze einen
etwas größeren Anteil
am Eigengewicht der Wickelrolle trägt.
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Die zweite Tragwalze kann mehrere
axiale Abschnitte aufweisen. Da die zweite Tragwalze einen kleineren
Durchmesser hat, hat sie andere kritische Drehzahlen als die beiden
anderen Tragwalzen. Diese kritischen Drehzahlen können bereits
früher
auftreten als bei der ersten und bei der dritten Tragwalze. Um Probleme
mit diesen kritischen Drehzahlen zu vermeiden, ist eine axiale Unterteilung
günstig.
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Es kann auch eine Hülsenzufuhreinrichtung am
ersten Wickelbett vorgesehen sein, mit der Wickelhülsen zwischen
die erste Tragwalze, die zweite Tragwalze und die Wikkelrollen einlegbar
sind. Wie oben angeführt,
kann diese Hülsenzufuhreinrichtung beispielsweise
unterhalb des. ersten Wickelbetts vorgesehen sein, so daß neue Hülsen zugeführt werden, wenn
die zweite Tragwalze abgesenkt ist. Man kann diese Hülsenzufuhreinrichtung
aber auch stirnseitig anordnen und die neuen Wickelhülsen dann
seitlich in das erste Wickelbett einschieben, wenn sich die Wickelrolle
weit genug von der zweiten Tragwalze abgehoben hat.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
eines Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigt
die
einzige Fig. eine schematische Seitenansicht einer Rollenwickeleinrichtung.
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Eine Rollenwickeleinrichtung 1 weist
eine erste Tragwalze 2 auf, die zusammen mit einer zweiten
Tragwalze 3 ein Wickelbett 4 bildet, in das eine Wickelhülse 5 einlegbar
ist. An der Wickelhülse 5 wird
dann eine Materialbahn, beispielsweise eine Papierbahn, befestigt.
Wenn die Wickelhülse 5 gedreht wird,
dann entsteht eine Wickelrolle 6, die in verschiedenen
Stadien des Wickelvorganges oberhalb der beiden Tragwalzen 2, 3 dargestellt
ist.
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Zum Antrieb der Wickelhülse 5 und
der sich darauf bildenden Wickelrolle 6 weist zumindest
die erste Tragwalze 2 einen Antrieb 7 auf. Auch
die zweite Tragwalze 3 kann einen Antrieb 8 aufweisen.
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Eine Andruckwalze 9, die
ebenfalls mit einem Antrieb 10 versehen sein kann, ist
entlang einer gestrichelt dargestellten Linie 11 verfahrbar,
beispielsweise an einer Schiene. Sie weist einen schematisch durch
einen Pfeil 12 dargestellten Druckerzeuger auf, mit dem
die Andruckwalze 9 gegen die Wickelrolle 6 gedrückt werden
kann. Die Kraft ist dabei einstellbar. Mit einer hohen Kraft, die
am Anfang des Wickelvorganges aufgebracht wird, läßt sich
eine hohe Wickelhärte
erzeugen. Eine bevorzugte Betriebsweise besteht darin, daß man beim
Anwickeln die erste Tragwalze 2 und die Andruckwalze 9 antreibt
und auf die Wickelrolle 6 wirken läßt. Ein Antrieb der zweiten
Tragwalze 3 ist dann entbehrlich.
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Die zweite Tragwalze 3 hat
einen wesentlich kleineren Durchmesser als die erste Tragwalze 2.
Die zweite Tragwalze 3 hat auch eine größere Härte als die erste Tragwalze 2.
Die zweite Tragwalze 3 ist so angeordnet, daß ihr Scheitelpunkt
(die höchste
Stelle in Schwerkraftrichtung) unterhalb des Scheitelpunkts der
ersten Tragwalze 2 liegt. Dementsprechend wird von der
zweiten Tragwalze 3 ein größerer Teil des Eigengewichts
der Wickelrolle 6 getragen als von der ersten Tragwalze 2.
Die Druckspannungen im Auflagenip 13 zwischen der ersten
Tragwalze 2 und der Wickelrolle 6 sind dementsprechend
geringer als die Druckspannungen im Auflagenip 14 zwischen
der Wickelrolle 6 und der zweiten Tragwalze 3.
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Auf der der ersten Tragwalze 2 abgewandten Seite
der zweiten Tragwalze 3 ist eine dritte Tragwalze 15 angeordnet,
die einen wesentlich größeren Durchmesser
als die zweite Tragwalze 3 und auch einen größeren Durchmesser
als die erste Tragwalze 2 hat. Die Härte der dritten Tragwalze 15 ist
geringer als die Härte
der zweiten Tragwalze 3. Die Härte der dritten Tragwalze 15 kann
beispielsweise der Härte der
ersten Tragwalze 2 entsprechen oder sogar noch geringer
sein.
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Die dritte Tragwalze 15 hat
einen Scheitelpunkt, der höher
liegt als der Scheitelpunkt der zweiten Tragwalze 3. Der
Scheitelpunkt der dritten Tragwalze 15 liegt auch tiefer
als der Scheitelpunkt der ersten Tragwalze 2, so daß die dritte
Tragwalze 15 bei zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle 6 einen
immer größeren An teil
des Rollengewichts aufnimmt. Auch die dritte Tragwalze 15 kann
einen Antrieb 16 aufweisen. Bei größerem Durchmesser der Wickelrolle 6 wird
die Wickelrolle 6 hauptsächlich über die Antriebe 7, 16 der
ersten und der dritten Tragwalze 2, 15 angetrieben.
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In der Zeichnung ist die Wickelrolle 6 zu
verschiedenen Zeitpunkten des Wickelvorganges dargestellt. Je weiter
der Wickelvorgang fortschreitet, desto größer ist der Durchmesser der
Wickelrolle 6.
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Es ist zu erkennen, daß eine kleine
Wickelrolle 6a zunächst
im Wickelbett 4 zwischen der ersten Tragwalze 2 und
der zweiten Tragwalze 3 gewickelt wird. Mit zunehmendem
Durchmesser nimmt die Krümmung
der Wickelrolle 6a ab. Bei einer etwas größeren Wickelrolle 6b ist
der Durchmesser so groß geworden,
daß die
Wickelrolle 6b zur Anlage an die dritte Tragwalze 15 kommt.
In diesem Augenblick liegt sie aber noch auf der zweiten Tragwalze 3 auf. Wenn
der Durchmesser weiter anwächst,
dann hebt die Wickelrolle 6 von der zweiten Tragwalze 3 ab
und die Auflage erfolgt ausschließlich auf der ersten Tragwalze 2 und
der dritten Tragwalze 15, die dann zusammen ein zweites
Wickelbett 17 bilden. Die Wickelrolle 6 bildet
dann den Auflagenip 13 mit der ersten Tragwalze 2 und
einen Auflagenip 18 mit der dritten Tragwalze 15.
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Da der Scheitelpunkt der ersten Tragwalze 2 höher liegt
als der Scheitelpunkt der dritten Tragwalze 15, ergibt
sich eine Lastverteilung, bei der die dritte Tragwalze 15 einen
größeren Anteil
am Eigengewicht der Wickelrolle 6 aufnimmt als die erste
Tragwalze 2. Dies kann teilweise durch die Belastungsrichtung
der Andruckwalze 9 kompensiert werden. Diese Belastungsrichtung
ist in das erste Wickelbett 4 gerichtet. Diese Belastungsrichtung
bleibt auch erhalten, wenn die Wickelrolle 6 auf der dritten
Tragwalze 15 aufliegt. Dementsprechend nimmt die erste Tragwalze 2 einen
größeren Teil
der von der Andruckwalze 9 hervorgerufenen Belastung auf
als die dritte Tragwalze 15.
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Sobald die Wickelrolle 6 den
Durchmesser erreicht hat, der für
die Wickelrolle 6b dargestellt ist, entsteht zwischen der
Wickelrolle 6 und der zweiten Tragwalze 3 ein
Freiraum, in den die Wickelhülse 5 eingeschoben
werden kann, beispielsweise von einer Stirnseite her, ohne den Wickelvorgang
zu behindern oder sogar zu unterbrechen.
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Man kann auch vorsehen, daß die zweite Tragwalze 3 abgesenkt
werden kann. Ein entsprechender Stellantrieb ist hier schematisch
durch einen Doppelpfeil 19 dargestellt. Wenn die zweite
Tragwalze 3 abgesenkt wird, dann läßt sich das Überleiten der
Wickelrolle 6 auf die dritte Tragwalze 15 früher bewerkstelligen,
als wenn dies einfach nur durch die Änderung des Durchmessers erfolgt.
Man kann das Absenken der zweiten Tragwalze 3 auch noch
nutzen, um die Wickelhülse 5 nach
dem Absenken in das erste Wickelbett 4 einzulegen. Die
Wickelhülse 5 wird
dann gemeinsam mit der zweiten Tragwalze 3 nach oben in
das erste Wickelbett 4 gefahren, so daß man unmittelbar nach dem
Durchtrennen der zugeführten
Materialbahn das Wickeln auf der neuen Wickelhülse 5 fortsetzen kann,
während
die volle Wickelrolle 6 nach rechts über die dritte Tragwalze 15 entfernt
wird.