DE19609802A1 - Vorrichtung zur kontinuierlichen Aufrollung von längsgeschnittenen Papierbahnen mit automatischem Rollenwechsel bei Maschinengeschwindigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufwickeln von längsgeschnittenen Papierbahnen mit automatischem Rollenwechsel bei Maschinengeschwindigkeit.

Papier wird heute aus wirtschaftlichen Gründen in erheblichem Umfang kontinuierlich auf Produktionsmaschinen mit großer Arbeitsbreite hergestellt. Für die meisten Anwendungsfälle sind die erzeugten Papierbahnen zu breit und müssen daher auf brauchbare Abmessungen unterteilt werden. Dazu dienen sog. Rollenschneider.

Bei achslos aufzuwickelnden Papierbahnen, die aus längsgeschnittenen Teilbreiten einer auf der Produktionsmaschine hergestellten breiten Papierbahn bestehen, ist es bisher nicht möglich, die fertig aufgewickelten Teilbreiten-Rollen in der Aufwickeleinrichtung nach den Rollenschneidern bei Maschinengeschwindigkeit zu wechseln, wenn die ursprüngliche Papierbahn auch in der Länge unterteilt werden soll bzw. wenn Teilbreiten-Rollen mit kleinerem Durchmesser als bei der ursprünglichen Rolle hergestellt werden müssen. Das bedeutet, daß für jeden Rollenwechsel der Rollenschneider und die zugehörige Aufwickelvorrichtung heruntergefahren und stillgesetzt werden muß. Aus diesem Grunde kann der Rollenschneider auch nicht in die kontinuierliche Papierherstellung integriert werden. Er ist daher in jeder Papierfabrik die einzige diskontinuierlich arbeitende Maschine, die separat angeordnet ist und einen entsprechenden Ausschußanfall und Personalbedarf hat.

Es besteht somit die Aufgabe, im Hinblick auf eine gleichbleibende Produktqualität und auf die Integration des Rollenschneiders in den kontinuierlichen Papierherstellungsprozeß eine Vorrichtung und ein Verfahren vorzuschlagen, mit denen diese Ziele erreicht werden können und mit denen Ausschuß und Personalbedarf weiter reduziert werden können.

Zur Lösung wird eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch

• - wenigstens zwei hinter einer Längsschneideeinrichtung separat angeordnete Stützwalzen,
• - wenigstens je ein Scheibenpaar pro Stützwalze, die kontinuierlich zu den Stützwalzen angeordnet sind, unabhängig von den Stützwalzen drehbar gelagert sind und deren axialer Scheibenabstand auf die Breite der aufzuwickelnden Papierbahnen einstellbar ist,
• - wenigstens zwei Aufwickelvorrichtungen pro Scheibenpaar, die in den Scheibenpaaren radial verstellbar geführt sind und je einen Kernantrieb für einzulegende Papphülsen umfassen sowie durch
• - wenigstens eine Einrichtung zum Trennen einer auf Breite geschnittenen Papierbahn quer zur Förderrichtung und zum Anwickeln des neuen Bahnanfangs an einer auf Maschinengeschwindigkeit beschleunigten neuen Papphülse.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2-10 beschrieben.

Das Verfahren zum kontinuierlichen Aufwickeln von längsgeschnittenen Papierbahnen mit automatischem Rollenwechsel bei Maschinengeschwindigkeit mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10 ist dadurch gekennzeichnet, daß je eine erste Aufwickelvorrichtung der am Aufwickelvorgang beteiligten Scheibenpaare mit einer Papphülse bestückt wird, daß die Bahnanfänge der auf Breite geschnittenen Papierbahnen an den Papphülsen befestigt bzw. angewickelt werden, daß die Stützwalzen und die Papphülsen auf Maschinengeschwindigkeit hochgefahren werden, daß die Scheiben während des Aufwickelvorganges in die nächste Position weitergedreht werden, daß je eine zweite Aufwickelvorrichtung mit einer Papphülse bestückt wird, daß die Papphülsen auf Maschinengeschwindigkeit beschleunigt werden, daß bei Erreichen des gewünschten Wickeldurchmessers die Papierbahn quer zur Förderrichtung abgetrennt und der neue Bahnanfang auf der zweiten Papphülse angewickelt wird, daß die Scheibenpaare während des Aufwickelvorganges in die nächste Position gedreht werden und daß die aufgewickelte Papierbahn abgebremst, aus der ersten Aufwickelvorrichtung entnommen und letztere mit einer neuen Papphülse bestückt wird.

Vorteilhafte Abwandlungen dieser Verfahrensmaßnahmen sind in den Ansprüchen 12 und 13 beschrieben.

Weitere Einzelheiten werden anhand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit je zwei Aufwickelvorrichtungen pro Scheibenpaar,

Fig. 2 eine Seitenansicht von einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit je drei Aufwickelvorrichtungen pro Scheibenpaar, und

Fig. 3 eine Einzelheit der Aufwickelvorrichtung.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 umfaßt zwei in Transportrichtung der Papierbahn 15 hintereinander angeordnete Stützwalzen 1, 2, die in üblicher Weise in einem Maschinengestell zueinander ausgerichtet und drehbar gelagert angeordnet sind. Einzelheiten der Lagerung und der Antriebe der Stützwalzen sind nicht dargestellt, um die zur Erfindung gehörenden Merkmale deutlicher hervortreten zu lassen. Zu jeder Stützwalze 1, 2 gehört ein Scheibenpaar 3, 4 bzw. 3′, 4′, das konzentrisch zu den Stützwalzen 1, 2 und unabhängig von diesen drehbar gelagert ist und dessen axialer Abstand auf die Breite der aufzuwickelnden Papierbahnen 15 einstellbar ist. Im dargestellten Beispiel ist eine ursprüngliche Papierbahn von der Breite der Papierherstellungsmaschine auf einen nicht dargestellten Rollenschneider in zwei gleichbreite Papierbahnen 15 längsgeschnitten, wobei die linke Papierbahn von der in Förderrichtung gesehen ersten Aufwickelvorrichtung 5, 6 aufgewickelt wird und die rechte auf der zweiten Aufwickelvorrichtung 5, 6. Antrieb und Lagerung der Scheibenpaare 3, 4 bzw. 3′, 4′ sind aus den bereits genannten Gründen nicht dargestellt.

Das Ausführungsbeispiel ist auch insoweit vereinfacht, als die Gesamtanlage nur für zwei Papierbahnen 15 konzipiert ist. Selbstverständlich lassen sich die Stützwalzen 1, 2 länger ausführen bzw. es lassen sich pro Stützwalze 1, 2 zwei oder mehr Scheibenpaare 3, 4, 3′, 4′ anordnen, wenn die ursprüngliche Papierbahn breiter ist als dargestellt oder aber in mehr als zwei Papierbahnen aufgetrennt werden soll. In dem Fall werden die Scheibenpaare quer zur Papierbahn in der Weise versetzt angeordnet, daß die Aufwickelvorrichtungen für die erste, dritte, fünfte usw. Papierbahn mit der einen Stützwalze 1 zusammenarbeiten und die Aufwickelvorrichtungen für die zweite, vierte, sechste usw. Papierbahn mit der anderen Stützwalze 2.

Sollen verhältnismäßig schmale Papierbahnen aufgewickelt werden, reicht u. U. die Breite zur Unterbringung der Scheibenpaare und der Aufwickelvorrichtungen nicht aus. Für solche Fälle kann das dargestellte Ausführungsbeispiel auch in der Weise abgewandelt werden, daß mehr als zwei Stützwalzen vorgesehen werden und daß beispielsweise die Papierbahnen 1, 4, 7 einer ersten, die Papierbahnen 2, 5, 8 einer zweiten und die Papierbahnen 3, 6, 9 einer dritten Stützwalze zugeordnet werden.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind pro Scheibenpaar 3, 4, 3′, 4′ je zwei um 180° zueinander versetzt angeordnete Aufwickelvorrichtungen 5, 6 vorgesehen. Sie sind in je einer linken und einer rechten Führung 17 gelagert, so daß es möglich ist, sie radial zu verstellen, wofür bekannte pneumatische, hydraulische oder elektromotorische Antriebe verwendet werden können. Dabei ist der Durchmesser der Scheibenpaare 3, 4, 3′, 4′ so gewählt, daß der größtmögliche Durchmesser einer aufgewickelten Papierbahn 16 stets innerhalb des äußeren Umfangs 11 bleibt, damit die Scheibenpaare 3, 4, 4′, 4′ an dem zu ihrer Lagerung erforderlichen Maschinengestell vorbeigeschwenkt werden können. Lediglich in der Entnahmeposition können die aufgewickelten Papierbahnen 16 radial weiter nach außen verstellbar sein.

Im oberen Teil der Darstellung ist die Aufwickelvorrichtung 5 mit aufgesetzter Papphülse 9 gezeigt, während im unteren Teil die Dorne 14 der Aufwickelvorrichtung 5 zu sehen sind. Die jeweils unteren Aufwickelvorrichtungen 6 tragen eine fertig aufgewickelte Papierbahn 16. Gestrichelt sind die Ränder der Papierbahnen 15 angedeutet, die unterhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt werden.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Stützwalzen 1 und 2 und zwei Scheibenpaaren 3, 4, 3′, 4′ dargestellt, wobei im Unterschied zu Fig. 1 je drei Aufwickelvorrichtungen 5, 6, 7 mit Kernantrieben 8 vorgesehen sind. Dementsprechend hat diese Vorrichtung drei verschiedene Arbeitspositionen, unterscheidet sich im übrigen aber nicht von dem Beispiel gemäß Fig. 1.

Angedeutet ist noch das Maschinengestell 12 mit dem Antrieb 13 für die Scheibenpaare 3, 4, 3′, 4′, wobei das Maschinengestell 12 auch zur Lagerung der Stützwalzen 1 und 2 dient und nicht dargestellte Einrichtungen umfaßt, mittels derer der Abstand der Scheiben 3, 4 bzw. 3′, 4′ zueinander auf die jeweils gewünschte Breite der aufzuwickelnden Papierbahnen 15 einstellbar ist. Einzelheiten der Lagerung und Einstellvorrichtungen sind nicht dargestellt.

Angedeutet ist ferner eine an sich bekannte Einrichtung 10 zum Trennen einer auf Breite geschnittenen Papierbahn 15 quer zur Förderrichtung und zum Anwickeln des neuen Bahnanfangs an eine auf Maschinengeschwindigkeit beschleunigte Papphülse 9. Die Einrichtung 10 ist radial zwischen die Scheibenpaare 3, 4, 3′, 4′ ein- und ausfahrbar. Sie arbeitet in bekannter Weise mit einem Preßluftimpuls, der die Papierbahn durchtrennt und den neuen Bahnanfang gegen die leere Papphülse 9 anbläst, die zweckmäßigerweise mit einem Klebstoff geschichtet ist, damit der Anwickelvorgang ohne Störungen verlaufen kann.

Eine fertig aufgewickelte Papierrolle 16 wird zweckmäßigerweise unten in der dargestellten Position zwischen den beiden sich parallel zur Stützwalzenachse erstreckenden Führungen des Maschinengestells 12 für die Scheibenpaare entnommen, wozu die aufgewickelte Papierbahn 16 radial weiter nach außen verfahrbar ist als beim Aufwickeln und Schwenken der Scheibenpaare 3, 4, 3′, 4′ beim Wechseln der Arbeitspositionen.

Fig. 3 zeigt noch einen vergrößerten Ausschnitt aus den Fig. 1 und 2. Jede Scheibe 3, 4 besitzt eine radial angeordnete Führung 17 für die aus Kernantrieb 8, Winkelgetriebe 8′ und Dorn 14 bestehende Aufwickelvorrichtung 5, die mittels eines nicht dargestellten Antriebs, der pneumatisch, hydraulisch oder elektromotorisch sein kann, einerseits radial gegen die Stützwalze andrückbar und andererseits zur Entnahme einer fertigen Papierrolle 16 bzw. zum Aufstecken einer neuen Papphülse 9 radial nach außen verfahren werden kann. Da der Abstand der Scheiben 3, 4, 3′, 4′ auf eine bestimmte Bahnbreite eingestellt ist, muß der Dorn 14 oder aber die gesamte Aufwickelvorrichtung 5 zum Aufstecken einer Papphülse 9 bzw. zur Entnahme einer aufgewickelten Papierbahn 16 axial verschieblich ausgeführt sein. Dabei können dem Fachmann geläufige Konstruktionen verwendet werden, ohne daß nahezu weitere Ausführungen gemacht werden müßten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird in der Weise benutzt, daß je eine erste Aufwickelvorrichtung 5 der am Aufwickelvorgang beteiligten Scheibenpaare 3, 4, 3′, 4′ mit einer Papphülse 9 bestückt wird, daß die Bahnanfänge der auf Breite geschnittenen Papierbahn 15 an den Papphülsen 9 befestigt bzw. angewickelt werden und daß dann die Stützwalzen 1, 2 und die Papphülsen 9 mittels der zugehörigen Antriebe auf Maschinengeschwindigkeit hochgefahren werden. Bei einem nicht in den Papierherstellungsprozeß integrierten Rollenschneider ist das die Auslegungsgeschwindigkeit des Rollenschneiders oder aber eine andere für den jeweiligen Fall ausgewählte Geschwindigkeit. Bei einem in den Papierherstellungsprozeß integrierten Rollenschneider, bei dem die Vorteile der Erfindung richtig zur Geltung kommen, ist das die Bahngeschwindigkeit der Papierherstellung.

Während die Papierbahnen 15 auf die jeweils ersten Papphülsen 9 aufgewickelt werden, können die Scheibenpaare 3, 4, 3′, 4′ in die nächste Position weitergedreht werden, d. h. beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 um 180° und beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 um 120°. In dieser Position werden die nächsten Aufwickelvorrichtungen 6 mit Papphülsen 9 bestückt. Dies ist bei Fig. 1 gleichzeitig die Position, in der die fertig aufgewickelten Papierbahnen 16 aus der Vorrichtung entnommen werden.

Gemäß Fig. 2 ist noch eine dritte Aufwickelvorrichtung 7 und dementsprechend eine dritte Arbeitsposition vorgesehen, so daß das Aufstecken der dritten Papphülse 9 und die Entnahme der ersten fertigen Papierrollen erfolgen kann, während die zweite Rolle noch aufgewickelt wird. Damit sind organisatorische Vorteile und eine zweckmäßige Entzerrung der Arbeitsvorgänge verbunden.

Ist ein vorgesehener Rollendurchmesser erreicht, wird die Papierbahn 15 quer zur Förderrichtung abgetrennt und der neue Bahnanfang auf die jeweils nächste Papphülse 9 angewickelt, die selbstverständlich zuvor auf Maschinengeschwindigkeit beschleunigt wurde. In der jeweils letzten Position werden die fertig aufgewickelten Papierbahnen 16 abgebremst und aus der Aufwickelvorrichtung entnommen, so daß diese frei ist für die Aufnahme einer neuen Papphülse 9.

Durch die Anordnung von zwei oder mehr Aufwickelvorrichtungen in einem koaxial zu den Stützwalzen gelagerten Scheibenpaar ist es möglich, den Rollenschneider kontinuierlich zu betreiben, weil auf Breite geschnittene Papierbahnen 15 beliebiger Länge aufgewickelt werden können, ohne daß der Aufwickelvorgang unterbrochen werden muß. Neue Papphülsen können nach dem Revolverprinzip eingebracht, beschleunigt und in eine Position gebracht werden, in der sie den jeweils mit Maschinengeschwindigkeit bewegten neuen Bahnanfang aufnehmen können. Damit ist es möglich geworden, den Rollenschneider in den weitgehend automatisierten Papierherstellungsprozeß zu integrieren. Man muß das Schneiden auf vorgegebene Bahnbreiten also nicht mehr "chargenweise" mit mehrfachem An- und Abfahren des Rollenschneiders betreiben und verringert somit nicht nur den Ausschuß, sondern auch den Personalbedarf. Damit ist es möglich, Papierbahnen beliebiger Breite und Länge unmittelbar im Anschluß an die breiten, kontinuierlich arbeitenden Papierherstellungsmaschinen zu erzeugen, d. h. aus der aus wirtschaftlichen Gründen sehr breiten und praktisch endlos hergestellten ursprünglichen Papierbahn können Papierbahnen in allen gewünschten Breiten und Längen hergestellt werden, ohne daß ein Zwischenaufwickeln erforderlich ist und ohne daß ein separat, d. h. außerhalb der eigentlichen Fertigungslinie angeordneter, nur chargenweise betreibbarer Rollenschneider erforderlich ist. Der Rollenschneider kann vielmehr vollständig in die Papierherstellung integriert werden.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufwickeln von längsgeschnittenen Papierbahnen mit automatischem Rollenwechsel bei Maschinengeschwindigkeit, gekennzeichnet durch

• - wenigstens zwei hinter einer Längsschneideeinrichtung separat angeordnete Stützwalzen (1, 2),
• - wenigstens je ein Scheibenpaar (3, 4, 3′, 4′) pro Stützwalze (1, 2), die konzentrisch zu den Stützwalzen (1, 2) angeordnet sind, unabhängig von den Stützwalzen (1, 2) drehbar gelagert sind und deren axialer Scheibenabstand auf die Breite der aufzuwickelnden Papierbahnen (15) einstellbar ist,
• - wenigstens zwei Aufwickelvorrichtungen (5, 6, 7) pro Scheibenpaar (3, 4, 3′, 4′), die in den Scheibenpaaren (3, 4, 3′, 4′) radial verstellbar geführt sind und je einen Kernantrieb (8) für einzulegende Papphülsen (9) umfassen sowie durch
• - wenigstens eine Einrichtung (10) zum Trennen einer auf Breite geschnittenen Papierbahn (15) quer zur Förderrichtung und zum Anwickeln des neuen Bahnanfangs an einer auf Maschinengeschwindigkeit beschleunigten neuen Papphülse (9).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Scheibenpaar (3, 4, 3′, 4′) drei um 120° zueinander versetzt angeordnete Aufwickelvorrichtungen (5, 6, 7) vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwalzen (1, 2) auf gleicher Höhe in Förderrichtung der Papierbahnen (15) hintereinander und daß ihre Scheibenpaare (3, 4, 3′, 4′) quer zur Förderrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß je Stützwalze (1, 2), vorzugsweise je Scheibenpaar (3, 4, 3′, 4′) eine Einrichtung (10) zum Trennen und Anwickeln vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwalzen (1, 2) einen drehmoment- oder bahnzuggeregelten Antrieb aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenpaare (3, 4, 3′, 4′) an ihrem äußeren Umfang (11) gelagert und geführt sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenpaare (3, 4, 3′, 4′) in einem Maschinengestell (12) gelagert sind, in dem auch die Stützwalzen (1, 2) gelagert sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenpaare (3, 4, 3′, 4′) einen eigenen Antrieb (13) zum Verschwenken der Aufwickelvorrichtungen (5, 6, 7) in verschiedene Positionen aufweisen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickelvorrichtungen (5, 6, 7) radial einwärts gegen die Stützwalzen (1, 2) andrückbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwickelvorrichtungen (5, 6, 7) Dorne (14) zum Aufstecken der Papphülsen (9) aufweisen.

11. Verfahren zum kontinuierlichen Aufwickeln von längsgeschnittenen Papierbahnen (15) mit automatischem Rollenwechsel bei Maschinengeschwindigkeit, mittels einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß je eine erste Aufwickelvorrichtung (5) der am Aufwickelvorgang beteiligten Scheibenpaare (3, 4, 3′, 4′) mit einer Papphülse (9) bestückt wird, daß die Bahnanfänge der auf Breite geschnittenen Papierbahnen (15) an den Papphülsen (9) befestigt bzw. angewickelt werden, daß die Stützwalzen (1, 2) und die Papphülsen (9) auf Maschinengeschwindigkeit hochgefahren werden, daß die Scheiben (3, 4, 3′, 4′) während des Aufwickelvorganges in die nächste Position weitergedreht werden, daß je eine zweite Aufwickelvorrichtung (6) mit einer Papphülse (9) bestückt wird, daß die Papphülsen (9) auf Maschinengeschwindigkeit beschleunigt werden, daß bei Erreichen des gewünschten Wickeldurchmessers die Papierbahn (15) quer zur Förderrichtung abgetrennt und der neue Bahnanfang auf der zweiten Papphülse (9) angewickelt wird, daß die Scheibenpaare (3, 4, 3′, 4′) während des Aufwickelvorganges in die nächste Position gedreht werden und daß die aufgewickelte Papierbahn (16) abgebremst, aus der ersten Aufwickelvorrichtung (5) entnommen und letztere mit einer neuen Papphülse (9) bestückt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, jedoch mit der Maßgabe, daß bei einer Vorrichtung mit drei Aufwickelvorrichtungen (5, 6, 7) pro Scheibenpaar (3, 4, 3′, 4′) letztere nacheinander in drei um 120° zueinander versetzte Positionen gedreht werden, wobei die erste Position zum Bestücken mit einer neuen Papphülse (9) dient, die zweite Position dem Aufwickeln der Papierbahnen (15) und die dritte zum Abbremsen und Entnehmen der aufgewickelten Papierbahn (16).

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionswechsel aller beteiligten Scheibenpaare (3, 4, 3′, 4′) und insbesondere das Anwickeln auf eine neue Papphülse (9) auf den verschiedenen Stutzwalzen (1, 2) gleichzeitig durchgeführt wird.