DE19734829C2 - Wickelvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung zum Er­ zeugen einer Rolle aus einer Materialbahn und einem Rollenkern mit einer Rollenkernhalteeinrichtung, einem Rollenkernantrieb und einer Zentralwalze.

Eine derartige Wickelvorrichtung ist als Zentrumswick­ ler ausgebildet. Ein Beispiel für eine derartige Wic­ kelvorrichtung findet sich in DE 40 12 979 C2.

DE-AS 26 33 408 zeigt eine Druckrollenanordnung in ei­ ner Wickelmaschine für aufzuwickelnde Warenbahnen. Eine Wickelrolle liegt beim Aufwickeln einer Materialbahn an einer Stütztrommel an. Ihre Achse bewegt sich entlang einer horizontalen Ebene von der Stütztrommel weg. Ein Druckrollenpaar liegt symmetrisch zu dieser Ebene von schräg oben und schräg unten an der Wickelrolle an. Die beiden Druckrollen sind an einem Hebelgestänge angeord­ net, wobei der Hebel um einen Anlenkpunkt verschwenkbar ist, so daß die Achse der unteren Druckrolle einen Bo­ gen beschreibt, wenn der Durchmesser der Wickelrolle anwächst. Um eine symmetrische Kraftverteilung sicher­ zustellen ist die obere Druckrolle an dem Hebelgestänge um einen weiteren Anlenkpunkt verschwenkbar, so daß sie bei einer Verschwenkung des Hebels entgegen des Uhrzei­ gersinns im Uhrzeigersinn verschwenkt werden kann. Die Verschwenkung der beiden Hebel erfolgt hierbei unter der Steuerung von zwei Zylinderkolbeneinheiten die mit gleichen Kräften beaufschlagt werden.

Wickelvorrichtungen dieser Art dienen dazu, eine Ma­ terialbahn, beispielsweise eine Papierbahn, zu Rollen aufzuwickeln, so daß die Materialbahn ausgeliefert oder weiterbehandelt werden kann. Hierbei sind die Rollen­ kerne üblicherweise als Wickelhülsen aus Pappe ausge­ bildet. Sie haben also nur eine begrenzte Stabilität.

Bei Zentrumswicklern werden die Wickelhülsen, also die Rollenkerne der Materialbahnrollen, durch Spanndorne stirnseitig gehalten, wobei an einer Stirnseite ein An­ trieb vorgesehen ist. Diese Wickelhülsen werden mit Tragarmen an die Zentralwalze zum Aufbringen einer Zugspannung angedrückt, die eine entsprechende Wickel­ härte hervorruft.

Aufgrund der mangelnden Steifigkeit der Wickelhülsen werden diese bei Beginn des Wickelns durch die Anpreß­ kraft und den Zug der Materialbahn verbogen, was zu schlechten Wickelergebnissen führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Wickeler­ gebnis zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Wickelvorrichtung der ein­ gangs genannten Art dadurch gelöst, daß zumindest zu Beginn des Aufwickelns eine Andruckwalzenanordnung auf der anderen Seite der ersten Ebene an der Rolle an­ liegt, die eine Bahnzugkompensationswalze und eine Ge­ genwalze aufweist, wobei zu Beginn des Aufwickelns die Bahnzugkompensationswalze auf der gleichen Seite einer zweiten Ebene durch die Achsen von Rolle und Zentral­ walze, die auf der ersten Ebene senkrecht steht, wie die zugeführte Materialbahn liegt und sich in Bahnlauf­ richtung praktisch vor der Rolle befindet, die Achsen der Bahnzugkompensationswalze und der Gegenwalze auf verschiedenen Seiten der zweiten Ebene angeordnet sind und die Bahnzugkompensationswalze mit einer größeren Kraft als die Gegenwalze an der Rolle anliegt.

Mit Hilfe der Andruckwalzenanordnung kann man die am Rollenkern angreifenden Kräfte zumindest weitgehend, in vielen Fällen aber nahezu vollständig, kompensieren. Dies betrifft sowohl die Kräfte, mit denen der Rollen­ kern an die Stützwalze angedrückt wird als auch die Kräfte, die durch die Bahnzugspannung aufgebracht wer­ den. Auch ein Durchhängen des Rollenkernes kann durch die Andruckwalzenanordnung gegebenenfalls verhindert oder verringert werden. Da der Rollenkern dann eine "gestrecktere" Lage hat, läßt sich die Warenbahn be­ reits beim Beginn besser aufwickeln. Die Rolle bekommt von Anfang an einen gleichmäßigeren Aufbau. Dadurch, daß man die Andruckwalzenanordnung mit mindestens zwei Walzen versieht, hat man einen größeren Freiraum. Der Rollenkern wird in einem Dreieck zwischen drei Walzen aufgenommen, nämlich der Zentralwalze, der Gegenwalze und der Bahnzugkompensationswalze. Man kann nun die Kraft, mit denen diese drei Walzen gegeneinander arbei­ ten, so einstellen, daß sich ein guter Ausgleich er­ gibt. Auf diese Weise wird das Verformen des Rollen­ kerns entlang des axialen Verlaufs weitgehend ausge­ schlossen. Wenn die Achsen der Bahnzugkompensationswalze und der Gegenwalze auf verschiedenen Seiten der zweiten Ebene angeordnet sind, ist es möglich, einer­ seits die Rolle ausreichend gegen den Bahnzug zu unter­ stützen, andererseits aber auch sicherzustellen, daß die Rolle beim Wickeln in ihrer Position verbleibt. Die Bahnzugkompensationswalze liegt mit einer größeren Kraft als die Gegenwalze an der Rolle an. Dies bezieht sich auf den Betrag der Kraft. Die Unterstützung gegen den Bahnzug ist also größer als die Kraft, mit der die Rolle an die Zentralwalze angedrückt wird.

Vorzugsweise läuft die Materialbahn in einem Spalt zwi­ schen der Zentralwalze und der Rolle. Normalerweise würde man zwar annehmen, daß die Bahnzugkompensations­ walze dort am besten angeordnet wird, wo der Bahnzug auftritt, nämlich auf der gleichen Seite der gedachten Ebene, die durch die Achse der Rolle verläuft, auf der auch die Materialbahn zuläuft. Man kann nun aber auf­ grund der zusätzlichen Gegenwalze die Bahnzugkompensa­ tionswalze genau auf der anderen Seite dieser Ebene an­ ordnen und erhält dabei den vorteilhaften Effekt, daß die Bahnzugkompensationswalze auch dafür verwendet wer­ den kann, den Anpreßdruck der Rolle an die Zentralwalze zu erhöhen. Dies ist gerade zu Beginn des Wickelvor­ gangs wichtig, weil man mit einem höheren Anpreßdruck auch eine größere Wickelhärte erzielen kann. Gerade im Innern der Rolle ist aber eine höhere Wickelhärte er­ wünscht. Diese soll mit zunehmendem Durchmesser der Rolle abklingen. Würde man die Bahnzugkompensationswal­ ze auf der anderen Seite der Ebene anordnen, dann be­ stünde die Gefahr, daß die Rolle von der Zentralwalze abgehoben würde. In diesem Fall müßte man die Gegenwal­ ze mit noch mehr Kraft in Richtung auf die Zentralwalze drücken, was zur Gefahr einer Beschädigung des Rollen­ kernes und der Materialbahn führen könnte.

Vorzugsweise liegt die zweite Ebene horizontal. Damit hat die Gewichtskraft der Rolle keinen Einfluß auf die Wickelhärte. Diese wird vielmehr ausschließlich durch externe Kräfte beeinflußt.

Mit Vorteil sind die Bahnzugkompensationswalze und die Gegenwalze auf einem gemeinsamen Träger gelagert. Sie können dann immer gemeinsam gehandhabt werden, also beispielsweise bei Beginn des Wickelns gemeinsam an dem Rollenkern zur Anlage gebracht werden.

Mit Vorteil weisen die Bahnzugkompensationswalze und die Gegenwalze auf dem Träger eine feste Zuordnung auf. Die Bewegungen der beiden Walzen können also nur ge­ meinsam erfolgen, so daß die Bewegungssteuerung nur ei­ ner Walze beziehungsweise des Trägers ausreicht, um in den relevanten Abschnitten des Wickelvorgangs die not­ wendige Unterstützung des Rollenkerns beziehungsweise der Rolle sicherzustellen.

Mit Vorteil ist die Andruckwalzenanordnung auf einer Bewegungsbahn bewegbar, die gegenüber der zweiten Ebene um einen Winkel im Bereich von 5° bis 10° geneigt ist. Damit trägt man dem sich ändernden Durchmesser der Rol­ le Rechnung. Die auf die Rolle wirkenden Kräfte können dann beim Wickeln gezielt verändert werden.

Mit Vorteil liegt die Bewegungsbahn auf der gleichen Seite der zweiten Ebene wie die zugeführte Material­ bahn. Es ergibt sich also auch bei zunehmendem Durch­ messer eine fortlaufende Unterstützung der Rolle gegen die Zugkraft des Bahnzugs und die sich erhöhende Ge­ wichtskraft.

Mit Vorteil ist die Andruckwalzenanordnung von der Rol­ le abhebbar. Es ist nicht notwendig, daß die Andruck­ walzenanordnung über die gesamte Wickelzeit an der Rol­ le anliegt. Nach einer vorbestimmten Zahl von Material­ bahnlagen auf dem Rollenkern hat sich die Stabilität der Rolle so weit vergrößert, daß eine Unterstützung durch die Andruckwalzenanordnung nicht mehr notwendig ist. Wenn man die Andruckwalzenanordnung dann abhebt, hält man den Verschleiß klein und verringert die Bela­ stung der Materialbahn.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Wickel­ vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Bewe­ gungsverlaufs einer Andruckwalzenanordnung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der angreifenden Kräfte und

Fig. 4 eine Ausführungsform der Erfindung.

Eine in Fig. 1 dargestellte Wickelvorrichtung 1 dient zum Aufwickeln einer Materialbahn 2, beispielsweise ei­ ner Papierbahn, auf einem Rollenkern 3. Dabei entsteht eine Rolle 4. Die Rolle 4 liegt beim Wickeln an einer Zentralwalze 5 an. Sowohl der Rollenkern 3 als auch die Zentralwalze 5 weisen Antriebe 6, 7 auf. Der Antrieb 6 des Rollenkerns kann in nicht näher dargestellter, aber an sich bekannter Weise, dadurch bewerkstelligt werden, daß einer der beiden Spanndorne, die den Rollenkern 3 im Bereich seiner axialen Enden halten, angetrieben ist.

Mit zunehmender Breite der Rolle 4 nimmt auch die axia­ le Länge des Rollenkerns 3 zu. Der Rollenkern ist in vielen Fällen als Wickelhülse aus Pappe ausgebildet. Es liegt auf der Hand, daß ein derartiger Rollenkern unter dem Einfluß des Bahnzuges, also der Zugkraft, die die Materialbahn 2 beim Wickeln auf den Rollenkern 3 bezie­ hungsweise die sich bildende Rolle 4 ausübt, verformt wird.

Um dieser Verformung entgegenzuwirken, ist eine An­ druckwalzenanordnung 8 vorgesehen, die eine Bahnzugkom­ pensationswalze 9 und eine Gegenwalze 10 aufweist. Die Bahnzugkompensationswalze 9 und die Gegenwalze 10 sind auf einem gemeinsamen Träger 11 angeordnet, und zwar so, daß sie auf dem Träger 11 eine feste Zuordnung zu­ einander aufweisen.

Mit zunehmendem Durchmesser der Rolle 4 bewegt sich die Andruckwalzenanordnung 8. Diese Bewegung soll anhand von Fig. 2 erläutert werden. Dargestellt ist einerseits mit durchgezogenen Linien der Rollenkern 3 zu Beginn des Wickelvorganges mit der Bahnzugkompensationswalze 9 und der Gegenwalze 10, ebenfalls in durchgezogenen Li­ nien. Mit gestrichelten Linien dargestellt ist die Rol­ le 4 in einem späteren Stadium des Wickelvorgangs, d. h. mit einem größeren Durchmesser. Der Rollenkern ist hier aus Gründen der Übersicht nicht näher dargestellt. Ebenfalls gestrichelt dargestellt sind die Bahnzugkom­ pensationswalze 9 und die Gegenwalze 10 für diesen Zu­ stand. Es ist ersichtlich, daß diese beiden Walzen ihre Position zueinander nicht geändert haben. Bezogen auf den Umfang der Rolle 4 weisen sie jedoch einen kleine­ ren Winkelabstand auf.

Zu Beginn des Wickelvorgangs, bei dem die Materialbahn 2 hier von unten in den Nip zwischen Rollenkern 3 und Zentralwalze 5 eingeführt wird, befindet sich die Bahn­ zugkompensationswalze 9 praktisch unterhalb des Rollen­ kerns 3. Allerdings befindet sich die Achse der Bahn­ zugkompensationswalze 9 auf der anderen Seite einer ge­ dachten ersten Ebene 16 als die Materialbahn 2. Die er­ ste Ebene 16 verläuft durch die Achse 14 des Rollen­ kerns 3 und steht senkrecht auf einer zweiten Ebene 17, die durch die Achsen 14, 15 des Rollenkerns 3 und der Zentralwalze 5 verläuft.

Die Gegenwalze 10 liegt mit ihrer Achse 13 auf der gleichen Seite der ersten Ebene 16, aber auf der ande­ ren Seite der zweiten Ebene 17.

Ebenfalls gestrichelt eingezeichnet ist eine Bewegungs­ bahn 18 der Andruckwalzenanordnung 8. Hieraus ist ersichtlich, daß die Bewegungsbahn 18 einen Winkel α von vorliegend 8° mit der zweiten Ebene 17 einschließt. Die zweite Ebene 17 liegt horizontal, so daß der Rollenkern 3 beziehungsweise die Rolle 4 und die Zentralwalze 5 nicht durch ihre gegenseitigen Gewichtskräfte beein­ flußt werden.

Aufgrund der geneigten Bewegungsbahn 18 kann die Bahn­ zugkompensationswalze 9 auch bei einem größeren Durch­ messer der Rolle 4 noch unterstützend wirken, während es nicht mehr in dem Maße notwendig ist, daß die Gegen­ walze den Kräften der Bahnzugkompensationswalze entge­ genwirkt. Die Gegenwalze 10 kann zunehmend verwendet werden, um die Rolle 4 an der Zentralwalze 5 anzudrüc­ ken und damit die Wickelhärte zu beeinflussen.

Es ist erkennbar, daß die Bewegungsbahn 18 in einer ge­ wissen Entfernung vom Ausgangspunkt, d. h. dem an der Zentralwalze anliegenden Rollenkern 3 einen Verlauf nimmt, bei dem die Andruckwalzenanordnung 8 von der Rolle abgehoben wird. Im allgemeinen reicht es aus, wenn die Andruckwalzenanordnung 8 zuverlässig in einem Durchmesserbereich bis 500 mm an der Rolle 4 aufliegt und eine Kraft auf die überträgt. Dies gilt vor allem dann, wenn die beiden Walzen 9, 10 einen elastischen Belag besitzen.

In der Anfangsposition, d. h. wenn die beiden Walzen 9, 10 auf den Rollenkern 3 direkt wirken, sollte sicherge­ stellt sein, daß der Winkel, der sich ergibt, wenn man die Mittelpunkte der Walzen 9, 10 mit dem Mittelpunkt der Hülse 3 verbindet, größer als 90° ist.

Aus Fig. 3 gehen die an der Rolle 4 angreifenden Kräfte schematisch hervor. Es handelt sich hierbei um die Zugspannung F_Bz, die Gewichtskraft F_G, die Kraft an den Spanndornen F_Z und die Anpreßkraft F_A sowie die Kompen­ sationskraft F_K. In Fig. 3 ist neben der schematischen Darstellung der Walzen 5, 9, 17 mit der Rolle 4 das zu­ gehörige Kräfteparallelogramm dargestellt. Die Anpreß­ kraft F_A, die Gewichtskraft F_G und der Bahnzug F_Bz wer­ den zu einer resultierenden Kraft F_R addiert, der die Kompensationskraft F_K und die Kraft an den Spanndornen F_Z das Gleichgewicht hält.

Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit, wie man eine in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellte Wickelvorrichtung rea­ lisieren kann.

Der Träger 11 ist an einem Schwenkarm 19 befestigt, der mit Hilfe einer Kolben-Zylinder-Anordnung 20 von der dargestellten Ruheposition in eine Arbeitsposition ver­ schwenkt werden kann, in der die Walzen 9, 10 am Rol­ lenkern 3 anliegen.

Gestrichelt dargestellt ist, daß auf der anderen Seite der Zentralwalze 5 ebenfalls eine Rolle entstehen kann, da hier die Materialbahn 2 nach Umschlingen der Zen­ tralwalze 5 von unten zugeführt wird, ist die Bewe­ gungsbahn der Andruckwalzenanordnung 8 hier schräg nach unten gerichtet, während sie auf der rechten Seite in Fig. 4 schräg nach oben verläuft.

Eine derartige Wickelvorrichtung findet insbesondere dann Einsatz, wenn sie mit einem Rollenschneider 21 zu­ sammenwirkt.

Claims (8)

1. Wickelvorrichtung zum Erzeugen einer Rolle (4) aus einer Materialbahn (2) und einem Rollenkern (3) mit einer Rollenkernhalteeinrichtung, einem Rollenkern­ antrieb (6) und einer Zentralwalze (5) auf einer Seite einer ersten Ebene (16) durch die Achse (14) der Rolle (4), dadurch gekennzeichnet, daß zumin­ dest zu Beginn des Aufwickelns eine Andruckwalzen­ anordnung (8) auf der anderen Seite der ersten Ebe­ ne (16) an der Rolle (4) anliegt, die eine Bahnzug­ kompensationswalze (9) und eine Gegenwalze (10) aufweist, wobei zu Beginn des Aufwickelns die Bahn­ zugkompensationswalze (9) auf der gleichen Seite einer zweiten Ebene (17) durch die Achsen (14, 15) von Rolle (4) und Zentralwalze (5), die auf der er­ sten Ebene (16) senkrecht steht, wie die zugeführte Materialbahn (2) liegt und sich in Bahnlaufrichtung praktisch vor der Rolle (4) befindet, die Achsen (12, 13) der Bahnzugkompensationswalze (9) und der Gegenwalze (10) auf verschiedenen Seiten der zwei­ ten Ebene (17) angeordnet sind und die Bahnzugkom­ pensationswalze (9) mit einer größeren Kraft als die Gegenwalze (10) an der Rolle (4) anliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Materialbahn (2) in einen Spalt zwi­ schen der Zentralwalze (5) und der Rolle (4) läuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Ebene (17) horizontal liegt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bahnzugkompensations­ walze (9) und die Gegenwalze (10) auf einem gemein­ samen Träger (11) gelagert sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bahnzugkompensationswalze (9) und die Gegenwalze (10) auf dem Träger (11) eine feste Zu­ ordnung aufweisen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Andruckwalzenanord­ nung auf einer Bewegungsbahn (18) bewegbar ist, die gegenüber der zweiten Ebene (17) um einen Winkel im Bereich von 5° bis 10° geneigt ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bewegungsbahn (18) auf der gleichen Seite der zweiten Ebene (17) wie die zugeführte Ma­ terialbahn (2) liegt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Andruckwalzenanord­ nung (8) von der Rolle (4) abhebbar ist.