DE19649354B4

DE19649354B4 - Wickelmaschine für Papier- oder Kartonbahnen

Info

Publication number: DE19649354B4
Application number: DE19649354A
Authority: DE
Inventors: Herbert Schönmeier
Original assignee: Voith Paper Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2016-11-29
Also published as: EP0942889B1; CA2273041A1; CA2273041C; ATE211112T1; ES2170428T3; JP2000512963A; DE59705919D1; JP3283527B2; WO1998023515A1; DE19649354A1; US6241178B1; EP0942889A1

Abstract

Wickelmaschine zum Aufwickeln von Papier- oder Kartonbahnen (1) auf Wickelhülsen
– mit einer Längsschneideeinrichtung (2) zum Aufteilen der Bahn (1) in Einzelbahnen,
– mit Wickelstationen, die jeweils aus zwei quer zur Bahnlaufrichtung verfahrbaren Tragelementen (8) bestehen, an denen jeweils ein in die Wikkelhülse einfahrbarer Führungskopf (5) befestigt ist,
– mit einer Stützwalze (4), an der die Wickelrollen (3) beim Aufwickeln anliegen und
– mit mindestens einer gegen die Unterseite einer Wickelrolle (3) drückenden Unterstützungsrolle (16) zur Entlastung des an den Führungsköpfen (5) lastenden Rollengewichts, die in Richtung zu den Wickelrollen schwenkbar gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungsrolle (16) auf ihrer äußeren Mantelfläche eine verformbare Schicht (18) aus einem zelligen Kunststoffmaterial mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten Poren und einem Kompressionsmodul κ von weniger als 10 MPa aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine zum Aufwickeln von Papier- oder Kartonbahnen auf Wickelhülsen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Herstellung von Wickelrollen aus durch Längsschneiden in Einzelbahnen unterteilte Papier- oder Kartonbahnen sind Wickelmaschinen bekannt, bei denen an beiden Seiten einer zentralen Stützwalze aus jeweils zwei Tragelementen bestehende Wickelstationen angeordnet sind, denen die Einzelbahnen wechselweise zum Aufwickeln zugeführt werden. Jede Wickelstation hält eine Wickelrolle mittels an den Tragelementen drehbar gelagerten Führungsköpfen, die seitlich in die Wickelhülse einfahren. Die Führungsköpfe tragen dabei ganz oder teilweise das Rollengewicht, um die für die Wickelqualität entscheidende Linienkraft an der Berührungslinie mit der Stützwalze in einem gewünscht niedrigen Bereich halten zu können. Der restliche Anteil des Rollengewichts wird von der Stützwalze getragen, von der die Wickelrollen beim Aufwickeln gedreht werden. Um die Härte der Wicklung, insbesondere im Bereich geringer Durchmesser, zusätzlich beeinflussen zu können, ist es bekannt, die Führungsköpfe mit Drehantrieben auszustatten ( DE 40 12 979 A1 ).

In der WO 93/15007 ist beschrieben, daß bei großen Rollen (Rollenbreite mehr als 2 m, Rollendurchmesser mehr als 1000 mm) gehäuft Platzstellen und Kreppfalten im Bereich des Rollenkerns auftreten, falls das an den Führungsköpfen lastende Rollengewicht zu groß wird. Es wird daher vorgeschlagen, spätestens ab einem Wickelrollendurchmesser von 1000 mm die Wickelrollen unterhalb ihres Schwerpunkts zusätzlich mittels eines durch Druckluft erzeugten Überdrucks zu unterstützen.

Die WO 95/32908 beschreibt eine gattungsgemäße Wickelmaschine, bei der Rollen zu Beginn des Aufwickelns von oben gegen die Wickelrollen drücken, die später nach unten geschwenkt werden, um ab diesem Zeitpunkt die Wickelrollen von unten zu unterstützen. Es werden Rollenpaare verwendet, die entweder von Bändern umlaufen sind oder einen speziellen weichen Belag aufweisen.

Die nachveröffentlichte DE 196 03 211 A1 unterscheidet zwischen einer Tragwalzen-Wickelmaschine, bei der Tragwalzen vollständig das Gewicht der aufliegenden Wickelrollen tragen, und einer Stützwalzen-Wickelmaschine, bei der das Gewicht der Wickelrollen von Führungsköpfen gehalten wird, die in die Hülsen der Wickelrollen eingefahren sind. Bei der Stützwalzen-Wickelmaschine liegen die Wickelrollen nur an der Stützwalze an.

DE 40 35 054 A1 beschreibt eine Wickelvorrichtung mit einer Walze, die auf einem Walzenkörper eine elastisch nachgiebige Zwischenschicht aus elastomerem Material aufweist, auf der außen ein Laufmantel aus dünnwandigem Federstahl angeordnet ist.

US 3 702 687 zeigt eine Wickelvorrichtung zum Aufwikkeln von Klebestreifen, bei der eine Antriebswalze vorgesehen ist, die von unten an den Kleberollen anliegt. Die Antriebswalze weist eine Oberflächenschicht in Form eines Hohlzylinders aus Gummi oder ähnliches auf.

US 5 553 806 zeigt eine Tragwalze für eine Tragwalzen-Wickelmaschine mit einem Belag, der relativ weich ist und an seiner äußeren Oberfläche mit einem Muster versehen ist.

In der nachveröffentlichten DE 196 27 677 A1 ist eine Walze für einen Trag- oder Stützwalzenwickler dargestellt.

DE 44 14 396 C3 zeigt eine Trag- oder Stützwalze für eine Wickelmaschine mit einer Mantelfläche, die aus einem verschleißarmen Elastomer gebildet ist.

US 4 026 487 zeigt eine Abwickelvorrichtung, bei der abzuwickelnde Rollen, auf denen Bänder aufgewickelt sind, gegen eine Andruckwalze anliegen. Diese Andruckwalze hat einen verformbaren Belag aus Polyetherschaum.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Wickelmaschine zur Vermeidung von Rollenfehlern eine Gewichtsentlastung an den Führungsköpfen zu bewirken, ohne daß die Wickelhärte merklich beeinflußt wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche enthalten weitere Ausgestaltungen der Erfindung.

Die Zeichnung dient zur Erläuterung der Erfindung anhand eines vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispiels.
1 zeigt eine Seitenansicht einer Stützwalzen-Wickelmaschine nach der Erfindung.
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt von 1.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Stützwalzen-Wickelmaschine wird die mehrere Meter breite Papier- oder Kartonbahn 1 von einer Vorratsrolle abgezogen, mittels einer Längsschneideeinrichtung 2 in Einzelbahnen aufgeteilt und anschließend zu Wickelrollen 3 aufgewickelt. Die Wickelrollen 3 sind in zwei Wickellinien zu beiden Seiten der Scheitellinie einer angetriebenen Stützwalze 4 von z.B. 1500 mm Durchmesser angeordnet, an der sie während des Aufwickelns anliegen und von der die Rollengewichte ganz oder teilweise getragen werden. Jede Wickelrolle 3 wird jeweils von zwei beidseits in ihre Wickelhülse eingefahrenen, drehbar gelagerten Führungsköpfen 5 gehalten, die an Schlitten 6 befestigt sind. Die Schlitten 6 sind jeweils mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 7 in etwa radial zur Stützwalze 4 verfahrbar an Tragelementen 8 gelagert. Jeweils zwei quer zur Laufrichtung der Bahn 1 zur Anpassung an verschiedene Bahnbreiten verfahrbare Tragelemente 8 bilden eine Wickelstation, in der eine Wickelrolle 3 aufgewikkelt wird. Um die Härte der Wicklung, insbesondere im Kernbereich einer Wickelrolle 3, zusätzlich beeinflussen zu können, sind an dem Schlitten 6 zusätzlich Drehantriebe 9 für die Führungsköpfe 5 befestigt. Bei verschiedenen Papiersorten kann der gewünschte radiale Verlauf der Wickelhärte ohne die zusätzlichen Drehantriebe 6 erreicht werden, dann werden frei drehbar gelagerte Führungsköpfe 5 ohne Drehantriebe 6 verwendet.
Mit Abstand neben der Stützwalze 4 ist an jeder Seite im Gestell 10 der Wickelmaschine eine Quertraverse 11 angeordnet, die mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 12 heb- und senkbar ist. An den Quertraversen 11 ist für jede Wickelstation ein Schlitten 12 quer zur Bahn 1 verfahrbar gelagert. An jedem Schlitten 12 ist ein Schwenkarm 13 angelenkt, der an seinem Ende ein Druckrollenpaar 14 trägt, das mittels einer Kolben-Zylinder-Einheit 15 gegen den Umfang einer Wickelrolle 3 anschwenkbar ist, um zu Beginn des Aufwickelns, wenn das Auflagegewicht noch nicht ausreicht, die Linienkraft an der Kontaktlinie der Wickelrolle 3 an der Stützwalze 4 für eine größere Wickelhärte zu steigern. Die Kolben-Zylinder-Einheiten 15 sind in der Lage, die Druckrollen 14 in eine nicht störende Ruheposition hochzuschwenken, wie in den Figuren dargestellt ist. Um eine fertige Wickelrolle 3 aus der Wickelmaschine entfernen zu können, kann die Traverse 11 mit den daran befestigten Druckrollen 14 ausreichend hoch bewegt werden.
Um das an den Führungsköpfen 5 lastende Rollengewicht begrenzen zu können, sind an jeder Seite der Wickelmaschine neben der Stützwalze 4 Unterstützungsrollen 16 achsparallel zur Stützwalze 4 angeordnet, die von unten gegen jeweils eine Wickelrolle 3 bewegbar gelagert sind. Jede Unterstützungsrolle 16 besteht aus einem hohlzylinderförmigen Tragkörper 17 aus einem festen Material, insbesondere aus Stahl, auf dessen äußeren Mantelfläche eine begrenzt verformbare Schicht 18 aus einem zelligen Kunststoffmaterial mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten Poren aufgebracht ist. Das aus einem zelligen Elastomer, insbesondere Polyurethan bestehende Kunststoffmaterial weist ein Kompressionsmodul von κ weniger als 10 MPa, vorzugsweise zwischen 1 MPa und 5 MPa, auf. Die Größe der Poren beträgt weniger als 5 mm, bevorzugt zwischen 0,05 und 1 mm. Bevorzugt sind die Poren in der verformbaren Schicht teilweise offen – also miteinander verbunden -, teilweise in sich geschlossen. Der Anteil der offenen Poren beträgt 30 % bis 70 %, vorzugsweise ca. 50 %. Das Verhältnis der offenen Poren zu den geschlossenen Poren bestimmt sowohl die Kompressibilität als auch die Fähigkeit der Schicht, im Innern entstehende Wärme abzuleiten, um unerwünschte Überhitzungen zu vermeiden. Die vorstehend angegebenen Parameter haben sich als besonders geeignet gezeigt.
Der Durchmesser der Unterstützungsrollen 16 beträgt 300 mm bis 600 mm, vorzugsweise ca. 400 mm, die radial gemessene Dicke der verformbaren Schicht 18 beträgt 10 mm bis 40 mm, vorzugsweise 15 mm bis 25 mm. Bevorzugt ist jedem Druckrollenschlitten 12 eine Unterstützungsrolle 16 zugeordnet, deren axiale Länge der Länge der Druckrollen 14 entspricht; im Beispiel ca. 400 mm. Jede Unterstützungswalze 16 ist an dem zugehörigen Druckwalzenschlitten 12 so gelagert, daß sie von einer nicht dargestellten pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheit gegen die Unterseite einer Wickelrolle 3 hochgeschwenkt und mit einer steuerbaren Kraft gegen diese angedrückt werden kann. Die Lagerung an dem Druckrollenschlitten 12 hat den Vorteil, daß die Unterstützungsrollen 16 mit diesen automatisch quer positioniert werden. In der Regel unterstützen mehrere, axial fluchtend nebeneinander positionierte Unterstützungswalzen 16 eine Wickelrolle 3 über deren gesamte axiale Länge, die bis zu 3,5 m betragen kann.
Um eine reibungsfreie Anlage an die Wickelrolle 3 während des Aufwickelns zu ermöglichen, ist jede Unterstützungsrolle 16 mit einem zu- und abschaltbaren Drehantrieb verbunden, mit dem ihre Umfangsgeschwindigkeit vor dem Anlegen an eine Wickelrolle 3 mit deren Umfangsgeschwindigkeit synchronisiert werden kann. Anschließend wird der Synchronantrieb abgeschaltet, die Unterstützungsrolle 16 liegt frei drehbar an der zugehörigen Wickelrolle 3 an.
Da zum Entladen einer vollen Wickelrolle 3 die Druckrollentraverse 11 mit den daran befestigten Elementen nach oben bewegt werden muß, kann jede Unterstützungsrolle 16 in eine entsprechende Aussparung der Traverse 11 versenkt werden. Alle Unterstützungsrollen 16 einer Wickellinie werden so mit der Traverse 11 nach oben in eine Position bewegt, bei der unterhalb der Traverse 11 ein ausreichend großer Freiraum vorhanden ist, durch den eine fertig gewickelte Wickelrolle 3 aus der Wickelmaschine bewegt werden kann.
Zu Beginn der Wicklung werden die Traversen 11 in ihre untere Position abgesenkt, und die Druckrollen 14 werden gegen die Wickelrollen 2 bewegt, um die Linienkraft an der Kontaktstelle mit der Stützwalze 4 zu erhöhen. Wenn das Auflagegewicht der Wickelrollen 3 einen gewissen Wert erreicht hat, wird zunächst der weitere Gewichtszuwachs so kompensiert, daß mittels der ziehenden Kolben-Zylinder-Einheiten 7 über die Führungsköpfe 5 eine Entlastungskraft aufgebracht wird. Spätestens ab einem Rollendurchmesser von ca. 1000 mm erfolgt eine weitere Entlastung mit den Unterstützungsrollen 16, damit das an den Führungsköpfen 5 lastende Rollengewicht nicht zu groß wird. Die Unterstützungsrollen 16 werden dazu aus ihrer Ruheposition in der Traverse 11 hinausbewegt, auf eine mit den Wickelrollen 3 synchrone Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt und anschließend von unten gegen die Wickelrollen 3 gedrückt. Bei wachsendem Durchmesser der Wickelrollen 3 werden die Unterstützungsrollen 16 – wie in 2 gezeigt – nachgeführt, vorzugsweise durch eine kombinierte Schwenk- und Vertikalbewegung. Die letztere Bewegung kann durch eine lineare Vertikalbewegung der Druckrollentraverse 11 bewirkt werden.
Die Entlastungskraft der Stützrollen 16 wird über die von unten nach oben drückenden pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheiten so gesteuert, daß die gewünschte Verteilung des Wickelrollengewichts auf die Stützwalze 4, die Unterstützungsrollen 16 und die Führungsköpfe 5 vorliegt. Die Gewichtsverteilung wird durchmesserabhängig gesteuert, um den gewünschten Wickelaufbau zu erreichen.
Nach dem Ende des Aufwickelns werden zunächst die Unterstützungsrollen 16 in die Traversen 11 versenkt. Anschließend wird die Traverse 11 mit den Unterstützungsrollen 16 und den Druckrollen 14 in eine obere Parkposition bewegt, bei der die Wickelrollen 3 aus der Maschine entfernt werden können.

Claims

Wickelmaschine zum Aufwickeln von Papier- oder Kartonbahnen (1) auf Wickelhülsen – mit einer Längsschneideeinrichtung (2) zum Aufteilen der Bahn (1) in Einzelbahnen, – mit Wickelstationen, die jeweils aus zwei quer zur Bahnlaufrichtung verfahrbaren Tragelementen (8) bestehen, an denen jeweils ein in die Wikkelhülse einfahrbarer Führungskopf (5) befestigt ist, – mit einer Stützwalze (4), an der die Wickelrollen (3) beim Aufwickeln anliegen und – mit mindestens einer gegen die Unterseite einer Wickelrolle (3) drückenden Unterstützungsrolle (16) zur Entlastung des an den Führungsköpfen (5) lastenden Rollengewichts, die in Richtung zu den Wickelrollen schwenkbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungsrolle (16) auf ihrer äußeren Mantelfläche eine verformbare Schicht (18) aus einem zelligen Kunststoffmaterial mit einer Vielzahl von gleichmäßig verteilten Poren und einem Kompressionsmodul κ von weniger als 10 MPa aufweist.
Wickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (18) aus einem zelligen Elastomer, insbesondere Polyurethan, mit einem Kompressionsmodul κ zwischen 1 MPa und 5 MPa besteht.
Wickelmaschine nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Poren weniger als 5 mm, bevorzugt zwischen 0,05 mm und 1 mm, beträgt.
Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren in der Schicht (18) teilweise offen und teilweise in sich geschlossen sind, wobei der Anteil der offenen Poren 30 % bis 70 %, vorzugsweise ca. 50 % beträgt.
Tragwalzen-Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schicht (18) 10 mm bis 40 mm, vorzugsweise 15 mm bis 25 mm, beträgt.
Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Unterstützungsrolle (16) 300 mm bis 600 mm, vorzugsweise ca. 400 mm, beträgt.
Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Stützwalze (4) eine Reihe von Unterstützungsrollen (16) einzeln quer zur Bahnlaufrichtung positionierbar axial fluchtend angeordnet sind.
Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungsrollen (16) einer Wickellinie an einer höhenverfahrbaren, sich quer über die Arbeitsbreite parallel zur Stützwalze (4) erstreckenden Quertraverse (11) in Richtung zu den Wickelrollen (3) hochschwenkbar gelagert sind.
Wickelmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungsrollen (16) an einer Quertraverse (11) gelagert sind, an der auch Druckrollen (14) zum Anschwenken an die Wickelrollen (3) gelagert sind.
Wickelmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Unterstützungsrolle (16) an dem Schlitten (12) der Druckrollen (14) gelagert ist.
Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützungsrollen (16) in eine Ruheposition innerhalb der Quertraverse (11) bewegbar sind.