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Vorrichtung zum Zuführen von Wickelkernen in einer Papierwickelmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zuführen von Wickelkernen in
einer Papierwickelmaschine, bei der die Kerne für aufzuwickelnde Bahnen automatisch
auf einem freien Wickeldorn aufgehülst werden.
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Viele Arten von Papierbahnen werden auf Kerne gewickelt, beispielsweise
Toilettenpapier, Papierhandtücher usw. Vorrichtungen, die diesen Vorgang durchführen,
bezeichnet man gewöhnlich als Wickelmaschinen, da sie dazu dienen, die von den Papiermaschinen
gelieferten Papierrollen großen Durchmessers abzuwickeln und das Band nach dem Zerschneiden
auf eine Vielzahl von Pappkernen aufzuwickeln. So kann beispielsweise die Abwickelrolle
einen Durchmesser von 80 bis 120 cm und darüber aufweisen und etwa 250 cm lang sein.
Im Falle von Toilettenpapier erfolgt ein Zerschneiden in Bahnen von 10 bis 12 cm
Breite. Gewöhnlich werden diese Bahnen quer in Abständen von 10 bis 12 cm perforiert
und anschließend wieder auf Kerne von 3 bis 4 cm Durchmesser aufgewickelt, wobei
die Wickellänge etwa 1000 Blatt pro Rolle beträgt.
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In den letzten Jahren haben sich automatische Wickelmaschinen dieser
Art immer mehr durchgesetzt. Hierbei wird das Papier kontinuierlich mit hoher Geschwindigkeit
von einer Rolle abgewickelt, während mit den Kernen ausgerüstete Dorne fortschreitend
in eine solche Stellung verbracht werden, daß sie das laufende Band aufnehmen, wenn
die Kerne auf einem gegebenen Dorn in geeigneter Weise gewickelt sind (vgl. dazu
das USA.-Patent 2769600).
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Bei einerWickelgeschwindigkeitvon z. B. 300 m/min für normales Toilettenpapier
erfordert jeder Wickelvorgang nur 16 Sekunden und weniger. Damit dieser mit hoher
Geschwindigkeit ablaufende Vorgang wirtschaftlich ist, darf er nicht unterbrochen
werden. Bisher hat man jedoch diesen erwünschten Zustand noch nicht erreicht, da
es unmöglich war, sicherzustellen, daß ein neuer Kern tatsächlich an seinen Platz
eingeschoben wurde. Es ist darauf hinzuweisen, daß nur wenige Sekunden für das Einführen
des Kernes zur Verfügung stehen, da der Dorn, auf dem der Kern aufgebracht wird,
in einer anschließenden Station am Ende des Wickelvorganges ausgerichtet werden
muß. Dies ist erforderlich, weil der bewickelte Dorn aus der Aufnahmestellung herausgebracht
werden muß, um dem nächsten Dorn Platz zu machen. Zum großen Teil wurden deshalb
die Kerne von Hand eingesetzt, und eine Unterbrechung bedeutete den Verlust großer
Mengen von Papier, da eine schwere Maschine, die mit Geschwindigkeiten von 300 m
pro Minute arbeitet, eine gewisse Auslaufzeit benötigt. Es
ist deshalb sehr wünschenswert,
Vorrichtungen zu schaffen, welche unabhängig von der Wickelmaschine die Wickeldorne
mit Kernen versehen, so daß die hohe Betriebsgeschwindigkeit der Wickelmaschine
voll ausgenutzt werden kann.
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Um diese Absicht zu verwirklichen, wird nunmehr erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß ein horizontal angeordneter Förderer zum Transport eines Kerns zu einem in Flucht
mit dem Förderer gebrachten und am abgewendeten Ende unterstützten Dorn und ferner
ein auf dem Förderer angeordneter, den Kern auf den Dorn stoßender elastischer Stößel
vorgesehen ist, der bei seiner Weiterbewegung von einer bestimmten Stellung des
Kerns auf dem Dorn ab längs des Kerns und über dessen Ende gleitet.
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Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel, und zwar in Fig.
1 eine Teilvorderansicht einer Wickelmaschine mit einer Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Teildraufsicht auf die Vorrichtung zum Einsetzen und Herausnehmen der
Kerne, Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht der Vorrichtung und Fig. 4 bis 8 vergrößerte
Seitenansichten von Vorrichtungen zur Zuführung von Kernen zu der Wickelvorrichtung.
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In der Zeichnung bezeichnet der Buchstabe A eine automatische, mit
hoher Geschwindigkeit arbeitende Wickelmaschine. Die Wickelmaschine A enthält einen
schweren Rahmen, welcher ohne unerwünschte Schwingungen die verschiedenen umlaufenden
Elemente aufzunehmen hat, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten. Der Rahmen 10
enthält einen Drehkopf 11 (Fig. 3), welcher mit einer Vielzahl von Dornen 12 ausgerüstet
ist. Am Rahmen 10 befindet sich eine nicht gezeichnete Antriebsvorrichtung zur Einstellung
des Drehkopfes derart, daß er aufeinanderfolgend einen der Dorne 12 in die Kernaufnahmestelle
D nach Fig. 3 bringt. Die Bewegungsbahn jedes Dornes ist kreisförmig, und in dieser
Bahn durchläuft jeder Dorn 12 eine Folge von Stationen. Nach der Kernaufnahmestation
dreht der Dorn den Kern in eine Station, in der der Kern in Querrichtung zerteilt
wird, so daß eine Vielzahl von Rollenkernen von geeigneter Länge entstehen. Dieser
Schneidvorgang entspricht dem horizontalen Schneidvorgang, der an der in die Wickelvorrichtung
A eintretenden Bahn durchgeführt wird. Bei einer weiteren Bewegung des Drehkopfes
gelangen die Dorne 12 aufeinanderfolgend in eine Klebstoffaufbringstellung und darauf
in eine Bahnaufnahme- und Wickelstellung. Die Endstellung der Dorne 12 ist eine
Abgabestellung C zur Abgabe der fertig gewickelten Rolle, wie man sie aus Fig. 3
erkennt.
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Die Dorne verweilen an jeder Station nur wenige Sekunden, so daß
der an der jeweiligen Station durchzuführende Arbeitsgang zwangläufig sehr schnell
durchgeführt werden muß, weil ein gewickelter Kern längs der kreisförmigen, durch
den Drehkopf 11 gelieferten Bahn schnell vorrücken muß, um die Bahnaufnahmestation
für einen anschließenden Dorn frei zu machen. Dies ist notwendig, um sicherzustellen,
daß das Bahnende nach dem Aufwickeln der Bahn auf einen Dorn aufgenommen wird. Der
Rahmen 10 ist mit einer Drehkopfwelle 13 ausgerüstet, welche einen Arm 13 a trägt.
Der Arm 13 a dreht sich beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel sechsmalbei jedem
Drehkopfumlauf, so daß der Arm 13 a als Mittel zur Anzeige der Beendigung einer
gegebenen Wickeloperation dienen kann.
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Auf einer Seite des Wickelrahmens 10 befindet sich ein Hilfsrahmen
14 mit Vorrichtungen zur Aufnahme und Abgabe der Kerne in den Stationen und C.
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Der Rahmen 14 enthält einen Unterrahmen 15, der sich im allgemeinen
in Flucht mit einem Dorn 12 in der Kernaufnahmestation B erstreckt.
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Der Unterrahmen 15 trägt eine Kette 16, die ein Förderertrum bildet.
Die Kette 16 ist eine endlose Kette und auf dem oberen Trum 16a bewegt sie sich
in Richtung der Wickelvorrichtung A. Die Kette 16 ist mit einer Vielzahl von Kernaufnehmern
17 ausgerüstet (vgl. auch Fig. 4 und 5), welche jeweils einen Kern 18 in axialer
Flucht mit einem Dorn 12 und der Kernaufnahmestation B aufnehmen. Es sind zwei Sätze
solcher Kernaufnehmer 17 vorgesehen, wobei der eine auf dem oberen Trum 160 des
Förderers sitzt, während der andere Satz auf dem unteren Trum 16 b der Förderkette
16 angeordnet ist. Der untere Satz ist in Fig. 1 mit 17a bezeichnet. Das obere Trum
der Förderkette 16 überlappt das benachbarte Ende 120 des Dornes 12 in der Kernaufnahmestation
B.
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Der Dorn 12 ist in dieser Station frei tragend und nur an seinem abgewendeten
Ende gelagert, so daß man den Kern 18 leicht aufschieben kann. Der Dorn 12 ist
in
der Rollenabgabestation C ebenfalls nur an seinem abgewendeten Ende unterstützt.
In den anderen Stationen sind die Dorne 12 an beiden Enden gelagert. wobei ein lösbares
Lager für diesen Zweck auf dem Rahmen 10 vorgesehen ist.
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Zu jedem Satz der Kernaufnehmer 17 und 170 gehört ein allgemein bei
19 angedeuteter Stößel, welcher hinter jedem Satz der Aufnehmer angeordnet ist.
Auf diese Weise wird ein von den Aufnehmern 17 getragener Kern 18 wirksam auf einen
Dorn 12 in der Kernaufnahmestation B aufgestoßen, wenn die Förderkette 16 mit ihrem
Obertrum 16a in Richtung des nicht abgestützten Endes 12a eines Dornes 12 vorrückt.
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Der Förderer 16 wird über Kette und Kettenrad 20 angetrieben, die
mit einem Motor20a verbunden sind. Der Motor 20 a wird durch ein Signal vom Arm
13a in Bewegung gesetzt. Im Betrieb ermöglicht er ein Vorrücken des Obertrums 16
a der Kette 16 nur dann, wenn der Dorn 12 innerhalb der Kernaufnahmestation B stabilisiert
ist.
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Von einem Trichter 21 wird einzeln und aufeinanderfolgend der Förderkette
16 eine Reihe von Kernen zugeführt. Der Trichter sitzt auf dem Hilfsrahmen 14 und
ist so angeordnet, daß die Kerne infolge ihrer eigenen Schwere auf die Kette 16
gelangen. Die aufeinanderfolgende Zuführung wird durch die Betätigung einer Anschlagsvorrichtung
22 erreicht (Fig. 4 und 5). Die Vorrichtung 22 enthält eine Welle 23, welche drehbar
innerhalb der Lagerböcke 24 gelagert ist, die man nur aus Fig. 3 erkennt. Die Lagerböcke
selbst sind wieder auf dem Hilfsrahmen 14 verankert. Die Welle 23 trägt eine Vielzahl
von nach unten weisenden Fingern 25, welche die durch die Schwerkraft erfolgende
Bewegung der Kerne 18 im Trichter 21 blockieren, es sei denn, die Finger bewegen
sich nach außen. Der Finger 25 befindet sich in Fig. 4 in einer den Kern freigebenden
Stellung, während er nach Fig. 5 in einer Stellung steht, in der er den Kern hält.
Die Drehung der Welle 23 aus der Stellung nach Fig. 4 in die Stellung nach Fig.
5 erfolgt durch einen elektromagnetisch betätigten Preßluftzylinder 26, der auf
dem Rahmen 14 montiert und über ein Exzentergestänge 27 an die Welle 23 gekuppelt
ist. Der Preßluftzylinder wird betätigt, wenn ein Satz der Aufnehmer 17 oder 17a
sich unter dem Einfluß eines Signals von der Wickelmaschine zu bewegen beginnt,
wobei es sich hier um das gleiche Signal handelt, welches die Bewegung des Förderers
16 einleitet.
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Der Rahmen 14 ist mit einem zweiten Unterrahmen 28 ausgerüstet, welcher
in der Nähe und hinter dem Unterrahmen 15 angeordnet ist. Auf diesem Unterrahmen
befindet sich ein zweiter Förderer 29 mit einem endlosen Band 30. Der Förderer 29
arbeitet ebenfalls absatzweise und ist im allgemeinen in Flucht mit einem Dorn 12
in der Rollenabgabestation C angeordnet.
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Der Förderer 29 wirft eine aufgewickelte Rolle aus der Wickelmaschine
aus und dient zur axialen Abführung derselben aus dem Drehkopf 11.
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Die fertigen Rollen werden von einem Dorn in der Station C durch
einen Stößel 29a abgegeben, welchen man in Fig. 3 erkennt und welcher hochstehend
auf dem Förderer 29 befestigt ist. Man kann mehrere solcher Stößel 29 a vorsehen,
so daß ein Stößel in Abstreifstellung steht, wenn ein anderer Dorn in die Station
C einläuft. Der Förderer 29 dient zum Transport
des fertigen Produktes
aus der Wickelmaschine zu einer geeigneten Endbearbeitungsstelle.
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Der Rahmen 14 ist mit einem Druckmittelzylinder 31 ausgerüstet, welcher
in einem Lagerbock bei 32 auf dem Rahmen 14 schwenkbar montiert ist. Die Kolbenstange
33 des Zylinders 31 ist schwenkbar mit einem Hebel 34 verbunden, welcher in einem
Lagerbock bei 35 auf dem Rahmen 14 drehbar gelagert ist.
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Das Ende des Hebels 34, das dem Ende gegenüberliegt, welches drehbar
an die Kolbenstange 33 angeschlossen ist, ist mit einer Stoßstange 36 ausgerüstet.
Man erkennt, daß eine Verschiebung der Kolbenstange 33 eine Drehung des Hebels 34
im Uhrzeigersinn zur Folge hat, wobei die Stoßstange 36 über den Oberteil des Förderbandes
30 geschwenkt wird. Dies dient dazu, jede Rolle37 quer auf dem Förderband und auf
eine Rinne 38 zu bewegen, welche auf dem Rahmen 14 in einem Schlitz 39 gelagert
ist. Die geeignete Anordnung der verschiedenen gewickelten Rollen kann vorgenommen
werden, nachdem sie auf der Rinne 38 angekommen sind.
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Bei der Betätigung des Trichters 21 zur Zuführung der Kerne zur Kette
16 verwendet man eine Vibrationsvorrichtung, wie sie mit 40 (Fig. 3) bezeichnet
ist. In dieser Vorrichtung ist eine verstärkte Platte 41 an dem Rahmen 14 in einem
Lagerbock 42 angelenkt und wird unter dem Einfluß von Nocken 43 längs eines kleinen
Bogens in einer vertikalen Ebene bewegt. Die Nocken 43 sind selbst wieder auf einer
Welle 44 montiert, welche durch einen Motor und eine aus Kette und Kettenrad bestehende
Anordnung 45 gedreht wird. Die Vibrationsvorrichtung 40 verhindert nicht nur eine
Brückenbildung der Kerne im Trichter, sondern dient auch dazu, die Kerne einzeln
dem unteren Teil des Trichters 21 zuzuführen. Man erkennt dies aus Fig. 3, gemäß
der die Platte 41 mit dem geneigten Trichterteil 210 zusammenwirkt, so daß ein verengter
Einlaß 410 entsteht. Aus den Fig. 7 und 8 erkennt man die Einzelheiten des Stößels
19.
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Jeder Stößel 19 enthält ein Paar von Backen 46, die aus Gummi oder
einem ähnlichen elastischen Material bestehen können. Jeder Backen ist schwenkbar
bei 47 an die Kette 16 angeschlossen und läßt sich nach außen bezüglich der Kette
16 in die Stellung nach Fig. 8 schwenken. Innerhalb jedes Backens 46 ist eine Feder
48 montiert, die sich streckt, wenn sich die Backen 46 nach außen bewegen. Somit
drücken die Federn 48 die Backen in ihre im allgemeinen senkrechte Stellung zurück.
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Jeder Backen ist mit einer bogenförmigen inneren Fläche 49 ausgerüstet,
um den Durchgang der Backen 46 zum Ende eines Kernes zu ermöglichen, welcher auf
einem Dorn in der Kernaufnahmestation B sitzt.
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Bei Betätigung des Stößels 19 bleiben die Backen 46 in ihrer im allgemeinen
senkrechten Stellung, während sie den Kern 18 auf das benachbarte Ende 12a eines
Dornes 12 in der Kernaufnahmestation B stoßen. Wenn die Backen 46 mit der Kugelnase
12 b des Dornes 12 in Eingriff kommen, dann schwenken sie nach außen in die Stellung
nach Fig. 8. Zu diesem Zeitpunkt stoßen die Backen 46 den Kern 18 noch, und zwar
so lange, bis der Kern fest auf dem Dorn 12 sitzt. Der richtige Sitz des Kernes
(der sitzende Kern ist durch Ziffer 18 a in Fig. 1 angedeutet) wird dadurch sichergestellt,
daß die Backen 46 des Stößels 19 längs des Dornes sich weiterbewegen, selbst nachdem
der Kern aufsitzt, bis der Stößel 19 um das Kettenrad 50 läuft. Während dieser letzten
Vorschub-
bewegung biegen sich die Backen 46 nach rückwärts und schwenken nach auswärts,
so daß sie um den Kern 18a laufen, der nunmehr auf dem Dorn 12 sitzt.
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Sobald dies der Fall ist, befindet sich ein anderer Stößel 19 mit
seiner ihm zugeordneten Einrichtung 17 auf dem oberen Trum, um einen weiteren Kern
vom Trichter aufzunehmen. Gleichzeitig werden die Finger 25 betätigt, um einen anderen
Kern 18 in Richtung auf den Förderer 16 freizugeben.
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Im Betrieb der vorstehend beschriebenen Wickelmaschine wird eine
Vielzahl von hohlen Pappkernen 18 b in den Trichter 21 eingesetzt. Unter dem Einfluß
der Schüttelvorrichtung 40 werden die Kerne 18 b zu einer einzigen geraden Linie
geordnet, die sich auf dem unteren Teil der geneigten Trichterwandung 210 des Trichters
21 abstützt (vgl. Fig. 3). Wenn eine Reihe von Kernaufnehmern 17 richtig auf dem
Oberteil des Trums 16 sitzt, dann wird der Preßzylinder 26 betätigt, um die Finger
25 aus der Stellung nach Fig. 5 in die Stellung nach Fig. 4 zu verschwenken.
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Dadurch kann ein einzelner Kern 18 auf die Aufnehmer 17 gelangen.
Die Rüttelvorrichtung 40, die durch einen Motor und eine aus Kette und Kettenrad
bestehende Anordnung 45 angetrieben wird, arbeitet kontinuierlich, so daß die Kerne
18 b sich immer in einem Zustand befinden, aus dem sie auf die Kette 16 abgelegt
werden können.
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Wenn der Dorn 12 in die Kernaufnahmestation B eintritt, beginnt sich
die Kette 16 zu bewegen und das obere Trum 16a der Kette bewegt sich nach rechts
nach Fig. 1. Bei der wiedergegebenen Ausführungsform erregt der umlaufende Arm 13a
einen Elektromagneten 13 b, welcher selbst wieder einen Motor 20a für die Bewegung
der Kette 16 anläßt. Die Kette 16 ist mit einem Paar von Führungsrollen 51, und
zwar jeweils einer für jedes Trum ausgerüstet, welche als erste Elemente der Kette
mit einem gegebenen Dorn 12 in der Kernaufnahmestation B in Eingriff kommen. Dadurch
ist der Dorn 12 zur Aufnahme des Kernes 18 bereit. Die weitere Bewegung der Kette
16 bringt den Stößel 19 gegen das äußere Ende eines Kernes 18 und stößt den Kern
auf den Dorn 12. Eine weitere Bewegung der Kette 16 führt dazu, daß die Backen 46
des Stößels 19 sich trennen und federnd die Stellung nach Fig. 8 einnehmen, so daß
die Backen über das Ende des Dornes 12 und anschließend über das Ende des Kernes
18 gleiten können, wenn dieses sich in der Stellung 18 a befindet.
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Wenn sich ein Satz der Aufnahmevorrichtungen 17 zusammen mit dem
zugehörenden Stößel 19 und der Führungsrolle 51 zum unteren Trum 16b bewegt, wird
ein anderer Satz dieser Stößel 19 zur Aufnahme eines Kernes 18 und zur Zuführung
desselben zu einem nachfolgenden Dorn 12 bereitgestellt. Der anschließende Dorn
12 ist dann für diesen Vorgang durch die Bewegung des Förderers 29 zur Ablage der
aufgewickelten Rollen auf die Rinne 38 bereit. Die aufgewickelten Rollen werden
vom Förderer 29 durch die Stoßstange 36 abgestoßen, welche über einen Endschalter,
der mit dem Förderer 29 in Eingriff kommt, durch ein Signal vom Förderer 29 betätigt
wird.
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Um den Förderer 29 in Bewegung zu setzen, der über eine Kette und
ein Kettenrad 52 mit dem Motor 53 gekuppelt ist, kann der Wickelarm 13 a über den
gleichen Kreis betätigt werden, wie er im Zusammenhang mit dem Motor 20a Verwendung
findet. Der Förderer 29 wird arritierend auf einem Motor 53 angetrieben,
wobei
die Bewegung des Förderers 29 mit den üblichen Teilen der Vorrichtung mittels eines
Armes 13 n synchronisiert.
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Die aufgewickelten, sich durch ihre Schwere auf der Rinne 38 bewegenden
Rollen greifen auf den Schalter 54 und lassen den Stoßarm 36 in seine Stellung nach
Fig. 3 zurückkehren.