DE19832213C2 - Rollenwickeleinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollenwickeleinrichtung mit zwei Tragwalzen, die ein Wickelbett zur Aufnahme einer Wickelrolle bilden, und mit einer Druckluftunterstüt­ zungseinrichtung, die eine Druckkammeranordnung auf­ weist, die seitlich von den Tragwalzen und unten von einem Dichtkörper begrenzt ist, wobei an beiden Stirn­ seiten Stirnwände angeordnet sind, von denen mindestens eine parallel zu den Tragwalzen bewegbar ist.

Eine derartige Rolleneinrichtung ist aus DE-AS 11 11 496 bekannt. Das Wickelbett, das durch die beiden Tragwalzen gebildet ist, ist nach unten durch eine an beiden Tragwalzen anliegende Walze mit einem elasti­ schen Überzug abgedichtet. Die stirnseitigen Öffnungen werden durch Abdeckbleche abgedeckt, die bis an die Stirnseiten der Wickelrolle herangefahren werden kön­ nen.

DE-AS 10 47 001 zeigt eine Einrichtung zum Entlasten des Eigengewichts von auf Tragwalzen liegenden Wickel­ rollen aus Papier-, Karton- oder ähnlichen Werkstoff­ bahnen, bei der Stirnseitenabdeckungen in das Wickel­ bett hineingeschwenkt werden können. Diese Stirnseiten­ abdeckungen sind an einem Hebel befestigt, der auf ei­ ner Führung parallel zur Rotationsachse der Tragwalzen verschoben werden kann.

DE 40 26 597 A1 zeigt eine Tragwalzen-Wickelmaschine, bei der Stirnseitenabdeckungen an Hebeln befestigt sind, die um die Rotationsachse einer Tragwalze ver­ schwenkt werden können. An den Hebeln sind Führungs­ stangen parallel zu den Rotationsachsen ausgerichtet, an den die Stirnseitenabdeckungen verschoben werden können.

DE 94 14 449 U1 zeigt eine Wickelmaschine mit zwei Tragwalzen, auf denen die Wickelrolle ruht. Das Wickel­ bett ist nach unten durch einen Kasten abgedichtet. Für die Stirnseiten sind Abdeckungen vorgesehen, die wegge­ schwenkt und axial verfahren werden können.

DE 92 01 791 U1 zeigt eine Wickelmaschine zum Aufwic­ keln einer Bahn, insbesondere einer Papierbahn, bei der verschiedene Arten einer Druckluftunterstützung vorge­ stellt werden. Die Druckluftzufuhr erfolgt hier über eine Reihe von Zuführanschlüssen, die in Axialrichtung der Walze verteilt angeordnet sind. Jeder Druckluftzu­ führanschluß ist verschließbar.

Eine weitere Rollenwickeleinrichtung ist aus DE 195 24 905 A1 bekannt.

Die Erfindung soll im folgenden beispielhaft anhand von Papierrollen beschrieben werden. Sie ist aber nicht auf diesen Anwendungszweck begrenzt.

In einem der letzten Herstellungsschritte werden Pa­ pierbahnen üblicherweise auf die richtige Breite ge­ schnitten und dann zu Rollen aufgewickelt, bevor sie verpackt und ausgeliefert werden. Die Wickelkerne, auf die die Papierrollen aufgewickelt werden, haben im Ge­ gensatz zu den während der Papierproduktion verwendeten Tambouren nur eine relativ geringe Steifigkeit und Tragfähigkeit. Sie sind vielfach als Papphülsen ausge­ bildet. Dies führt dazu, daß die Papierrollen beim Wic­ keln üblicherweise durch Auflagewalzen unterstützt wer­ den. Besonders ausgeprägt ist dies dann, wenn die Wic­ keleinrichtung als Tragwalzenwickler ausgebildet ist. Hier liegt die Rolle auf Tragwalzen auf, ohne daß zu­ sätzliche Haltekräfte am Kern angreifen. Aber auch bei einem Stützwalzenroller, bei dem zusätzliche Haltemit­ tel am Rollenkern angreifen, erfolgt eine Auflage auf einer Walze. Wenn die Papierrollen größer und schwerer werden, werden die Auflagelinienkräfte der Papierrolle auf der oder den Walzen relativ groß, was den Nachteil hat, daß die Wickelhärte hierdurch vergrößert wird. Dies kann später zu einem Aufplatzen der Rolle führen. Zur Entlastung der Rollen und zur Reduzierung der Lini­ enkraft kann ein pneumatischer Überdruck unterhalb der Rolle erzeugt werden, so daß die Rolle zumindest teil­ weise auf einem Luftkissen ruht.

Diese Maßnahme hat sich bewährt. Allerdings wird zum Entlasten der Rolle relativ viel Luft benötigt. Man kann insbesondere bei oft wechselnden Rollenbreiten be­ obachten, daß an den Stirnseiten relativ viel Luft ent­ weicht. Man kann diesen Luftverlust zwar dadurch ver­ ringern, daß man die Druckkammeranordnung axial, d. h. parallel zu den Tragwalzen, in mehrere Sektionen unter­ teilt und nur solche Sektionen mit Luft beschickt, die vollständig von der Wickelrolle abgedeckt sind. Dies kann jedoch in den Endbereichen der Wickelrolle zu ei­ ner unzureichenden Druckluftabstützung führen. Wenn man hingegen auch solche Bereiche mit Druckluft beschickt, die nicht vollständig von der Wickelrolle abgedeckt sind, führt dies immer noch zu einem erheblichen Luft­ verlust.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Luftver­ brauch zu senken.

Diese Aufgabe wird bei einer Rollenwickeleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mehrere Luftzuführanschlüsse in die Druckkammeranordnung mün­ den, von denen zumindest einige verschließbar sind und die verschließbaren Luftzuführanschlüsse von einer be­ weglichen Stirnwand oder einer die Stirnwand steuernde Einrichtung betätigbar sind.

Diese Stirnwand kann nun so eingestellt werden, daß die verbleibende Druckkammer genau die gleiche axial Er­ streckung wie die Wickelrolle hat. Die Druckluft wird also auch nur auf der axialen Länge bereit gestellt und bereit gehalten, die für die Abstützung der Wickelrolle notwendig ist. Axial außerhalb der Wickelrolle wird kein Druckpolster aufgebaut. Dementsprechend kann hier die Luft auch nicht unmittelbar entweichen. Axial in­ nerhalb der Wickelrolle, d. h. dort, wo die Wickelrolle auf den Tragwalzen aufliegt, ist jedoch über die gesam­ te Länge eine Druckluftunterstützung gewährleistet. Es versteht sich, daß die Stirnwand trotz ihrer Beweglich­ keit nur zwischen den anderen, die Druckkammer begren­ zenden Elementen geführt werden muß und daß eine gewis­ se Dichtigkeit gegeben ist. Eine hermetische Abdichtung wird man zwar nicht erreichen können. Die verbleibenden Spalte oder Lücken sind jedoch wesentlich kleiner als die zuvor zu beobachtenden Bereiche der Druckkammeran­ ordnung, die nicht von der Wickelrolle abgedeckt, aber trotzdem mit Luft versorgt worden sind. Der Dichtkörper unterhalb der Tragwalzen ist in den meisten Fällen als Luftkasten ausgebildet, d. h. er weist nicht nur eine Bodenplatte auf, sondern auch Seitenwände, die die Tragwalzen sozusagen nach unten fortsetzen. Eine derar­ tige Ausgestaltung erlaubt eine gewisse Führung der verschiebbaren Seitenwand. Es ist aber auch möglich, den Dichtkörper als einfache Platte auszubilden, wenn man die verschiebbare Stirnwand auf dieser Platte oder auf andere Weise führen kann. Mehrere Luftzuführan­ schlüsse haben den Vorteil, daß der zugeführten Luft ein geringerer Strömungswiderstand entgegengesetzt wird. Die Luft kann sich schneller in der Druckkammer verteilen, wodurch Querströmungen in der Druckkammer klein gehalten werden können. Die Luftverluste können trotzdem klein gehalten werden, weil die nicht benötig­ ten Luftzuführanschlüsse geschlossen werden können. Die Luft wird dann nur durch solche Luftzuführanschlüsse zugeführt, die in einem Bereich münden, der von der Wickelrolle abgedeckt ist. Wenn die bewegliche Stirn­ wand an einem der Luftzuführanschlüsse vorbeifährt, dann öffnet sie den Luftzuführanschluß bei Bewegung in einer Richtung und verschließt ihn bei der Bewegung in die andere Richtung. Damit wird die Verstellbarkeit au­ tomatisiert. Der Bediener oder die Bedienungseinrich­ tung muß nicht mehr darauf achten, daß die nicht benö­ tigten Luftzuführanschlüsse abgeschaltet werden. Dies geschieht automatisch bei der Positionierung der beweg­ lichen Stirnwand bzw. der Stirnwände.

Vorzugsweise weist die Druckkammeranordnung zwei feste Stirnwände auf, zwischen denen die mindestens eine be­ wegliche Stirnwand angeordnet ist. Die beiden festen Stirnwände geben der Druckkammeranordnung eine gewisse Stabilität. Sie begrenzen nicht nur die Bewegung der beweglichen Stirnwand, so daß diese nicht versehentlich aus der Druckkammeranordnung heraus bewegt werden kann. Sie können auch zur Abstützung von Antriebsteilen der beweglichen Stirnwand verwendet werden und begrenzen zusätzlich axiale Druckverluste der Druckkammeranord­ nung.

Vorzugsweise sind die festen Stirnwände an den Stirn­ seiten des Dichtkörpers angeordnet. Man kann damit so­ zusagen einen herkömmlichen Luftkasten verwenden, der sich über die gesamte axiale Länge der Rollenwickelein­ richtung, d. h. über praktisch die gesamte axiale Länge der Tragwalzen, erstreckt. In einen derartigen Luftka­ sten können dann bewegliche Stirnwände eingesetzt wer­ den.

Mit Vorteil sind zumindest zwei bewegliche Stirnwände vorgesehen, die gegensinnig relativ zur axialen Mitte der Dichtkammeranordnung bewegbar sind. Damit kann man immer eine symmetrische Positionierung der Wickelrolle bzw. eines "Stapels" von Wickelrollen auf den Tragwal­ zen erreichen und dennoch die Vorteile einer genau an­ gepaßten Druckkammer zur Druckluftunterstützung der Wickelrollen erzielen.

Vorzugsweise ist ein Luftzuführanschluß im Bereich der axialen Mitte der Druckkammeranordnung vorgesehen. Bei der symmetrischen Verstellbarkeit der beiden Stirnwände ist damit sichergestellt, daß die Luft immer in den Be­ reich zwischen den beiden beweglichen Stirnwänden zuge­ führt werden kann. Komplizierte Steuermaßnahmen können dann entfallen.

Mit Vorteil trägt die bewegliche Stirnwand an ihrer Oberseite ein Dichtschild, das im Wickelbett angeordnet ist. Diese Ausgestaltung hat zwei Vorteile. Zum einen ergibt sich hierdurch eine Positionierungshilfe beim Einstellen der richtigen Position der beweglichen Stirnwand im Hinblick auf die Wickelrolle. Ein Bediener kann mit bloßem Auge erkennen, wo sich die bewegliche Stirnwand befindet. Dies wird durch den Dichtschild an­ gezeigt. Der Bediener muß also nur den Dichtschild bis in die unmittelbare Nähe der Stirnseite der Wickelrolle verfahren, um die bewegliche Stirnwand so zu positio­ nieren, daß die Druckkammer die richtige axiale Er­ streckung aufweist. Zum anderen dichtet der Dichtschild die Stirnseite der Rolle ab, so daß hier der Luftver­ brauch klein bleibt. Auch hier erfolgt die Abdichtung natürlich nicht hermetisch, weil sich die Wickelrolle beim Wickeln drehen muß. Der Dichtschild hält die Ver­ luste aber in Grenzen. Da der Dichtschild mit der Stirnwand verbunden ist, benötigt man keine getrennte Positionierung der Dichtschildes mehr, was einen zu­ sätzlichen Arbeitsschritt bedeuten würde. Die Einstel­ lung der Wickeleinrichtung beim Wickeln wird dadurch drastisch vereinfacht. In der Regel ist es beim Wickeln einer Wickelrolle immer notwendig, den Dichtschild an­ zustellen oder an die Stirnseite der Wickelrolle heran­ zufahren. Diese Notwendigkeit rührt daher, daß die Rol­ lenkerne der Wickelrolle oder eines "Stapels" von Wic­ kelrollen zumindest zu Beginn des Wickelvorganges axial geführt werden müssen. Die entsprechende Führung, die in die Rollenkerne axial eingefahren wird, benötigt ei­ nen gewissen Raum, so daß zu Beginn des Wickelvorganges keine stirnseitigen Dichtschilde verwendet werden kön­ nen. Dies ist auch nicht notwendig, weil zu Beginn des Wickelvorganges noch keine Druckluftunterstützung er­ forderlich ist. Hier möchte man vielmehr eine relativ große Wickelhärte erreichen. Die Druckluftunterstützung ist in der Regel erst bei größeren Rollendurchmessern erforderlich. Ein derartiger Durchmesser liegt in der Größenordnung von 800 mm. Er ist aber unter anderem von den spezifischen Eigenschaften der aufzuwickelnden Ma­ terialbahn, beispielsweise der Papierbahn, abhängig.

Mit Vorteil ist am Dichtschild ein Sensor angeordnet, der auf eine Wickelrolle reagiert. Ein derartiger Sen­ sor gibt also eine Information darüber, ob sich der Dichtschild nahe genug an der Stirnseite der Wickelrol­ le befindet oder ob er noch weiter entfernt ist. Der Sensor kann auf Berührungsebene arbeiten oder er kann berührungslos arbeiten und als Annäherungssensor ausge­ bildet sein.

Besonders vorteilhaft ist, wenn der Sensor mit einer Stirnwandantriebseinrichtung verbunden ist. In diesem Fall kann die Positionierung der Stirnwand automatisch erfolgen. Der Antrieb verfährt die Stirnwand so lange axial in Richtung auf die Stirnseite der Wickelrolle, bis der Sensor eine ausreichende Annäherung meldet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Stirnseitenansicht und

Fig. 2 einen Schnitt A-A nach Fig. 1.

Eine Wickeleinrichtung 1 weist zwei Tragwalzen 2, 3 auf, die ein Wickelbett 4 bilden, in dem eine Papier­ rolle 5 liegt, auf die eine Papierbahn 6 aufgewickelt wird. Die Papierbahn 6 wird hierbei auf einen Kern 7, der als Wickelhülse aus Pappe ausgebildet sein kann, aufgewickelt. Um die Papierrolle 5 anzutreiben, sind die beiden Tragwalzen 2, 3 angetrieben.

Unterhalb der beiden Tragwalzen 2, 3 und unterhalb des Wickelbetts 4 ist ein Luftkasten als Teil einer Druck­ luftunterstützungseinrichtung angeordnet. Der Luftka­ sten 8 ist im vorliegenden Fall als ein U-förmiges Pro­ fil mit einem Boden 9 und zwei Seitenwänden 10, 11 aus­ gebildet. Die Seitenwände 10, 11 schließen an die Trag­ walzen 2, 3 an, gegebenenfalls unter Ausbildung eines kleinen Spaltes, um ein reibungsfreies Rotieren der Tragwalze 2, 3 zu ermöglichen. Bezogen auf die Ansicht der Fig. 1 wird damit eine Druckkammeranordnung unten vom Boden 9 des Luftkastens 8, seitlich von den Seiten­ wänden 10, 11 und den Tragwalzen 2, 3 und oben von der Papierrolle 5 umschlossen.

Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, erstreckt die Papier­ rolle 5 aber nicht über die gesamte axiale Länge des Luftkastens 8. Sie ist vielmehr axial etwas kürzer. Es versteht sich, daß anstelle der dargestellten einen Pa­ pierrolle 5 auch eine Reihe von axial hintereinander und benachbart angeordneter Papierrollen auf den Trag­ walzen 2, 3 aufliegen können.

Der Luftkasten 8 weist an seinen beiden Stirnseiten je eine feste Stirnwand 12, 13 auf. Der Raum zwischen den beiden festen Stirnwänden 12, 13 wird als "Druckkammer­ anordnung" bezeichnet. Würde man die komplette Druck­ kammeranordnung Druckluft füllen, dann würde ein Groß­ teil der Druckluft in den Bereichen der Druckkammeran­ ordnung entweichen können, die nicht von der Papierrol­ le 5 abgedeckt sind.

Um diesen Luftverlust zu verringern, sind zwei bewegli­ che Stirnwände 14, 15 vorgesehen, die jeweils in Rich­ tung eines Doppelpfeiles 16, 17 parallel zu den Trag­ walzen 2, 3 verschiebbar sind. Für die Stirnwand 14 ist ein Antrieb 18 dargestellt, der beispielsweise über ei­ ne Stange 19 auf die Stirnwand 14 wirken kann. Ein ent­ sprechender Antrieb kann auch für die andere Stirnwand 15 vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, beide Stirnwände 14, 15 vom gleichen Antrieb 18 betätigen zu lassen. Der oder die Antriebe 18 sollten dabei so ge­ steuert sein, daß sich die beiden beweglichen Stirnsei­ ten 14, 15 gegensinnig bewegen und somit symmetrisch zu einer nicht näher dargestellten axialen Mitte der Wic­ keleinrichtung 1 bleiben.

Jede bewegliche Stirnwand 14, 15 ist durch den Zwi­ schenraum zwischen den beiden Tragwalzen 2, 3 geführt und weist an ihrem oberen Ende einen Dichtschild 20, 21 auf. Dieser Dichtschild 20, 21 bildet mit der Papier­ rolle 5 einen kleinen Spalt. Eine vollflächige Anlage des Dichtschildes 20, 21 an der Stirnseite der Papier­ rolle 5 ist in der Regel nicht möglich, weil sich die Papierrolle 5 im Betrieb drehen soll, um die Papierbahn 6 aufzuwickeln. Dennoch wird mit Hilfe der Dichtschilde 20, 21 eine relativ gute Dichtigkeit erzielt, die Luft­ verluste also in Grenzen gehalten.

Auf dem Dichtschild 20, 21 befindet sich jeweils ein Sensor 22, 23, der als Annäherungssensor ausgebildet ist und ein Signal abgibt, wenn sich der Dichtschild 20, 21 bis auf einen vorbestimmten Abstand, beispiels­ weise 0,5 mm oder 1 mm an die Stirnseite der Papierrol­ le 5 annähert hat. In diesem Fall gibt der Sensor 22 ein Signal an den Antrieb 18, der daraufhin aufhört, die Stirnwand 14 weiter in Richtung auf die Papierrolle 5 hin zu verschieben.

Zwischen den beiden beweglichen Stirnwänden 14, 15 ist eine Druckkammer 24 ausgebildet. Pfeile 25 deuten an, daß hier Luft in Richtung auf die Papierrolle 5 gebla­ sen wird, um eine Druckluftunterstützung zu erzeugen.

Um einen möglichst widerstandsarmen Transport der benö­ tigten Luft in die Druckkammer 24 zu ermöglichen, sind eine Reihe von Luftzuführanschlüssen 26-28 vorgesehen. Hierbei ist der im Bereich der axialen Mitte angeordne­ te Luftzuführanschluß 26 permanent offen. Die axial weiter außen liegenden Luftzuführanschlüsse 27, 28 sind jedoch mit Hilfe eines Ventils oder einfach einer Klap­ pe verschließbar. Das Ventil, das nicht näher darge­ stellt ist, weist ein Betätigungselement 29 auf, das das Ventil schließt, wenn die bewegliche Stirnwand in einer Richtung darüber hinwegfährt und es öffnet, wenn die bewegliche Stirnwand in die andere Richtung darüber hinwegfährt. Dies ist anhand der unterschiedlichen Stellungen der Betätigungselemente 29 für die Luftzu­ führanschlüsse 27 und 28 erkennbar. Würde man die be­ weglichen Stirnwände 14, 15 noch weiter in Richtung auf die axiale Mitte zubewegen, dann würden auch die Luft­ zuführanschlüsse 27 geschlossen werden.

Die Wickeleinrichtung 1 arbeitet wie folgt: Eine leere Wickelhülse 7 wird in das Wickelbett 4 eingelegt und durch Rotation der beiden Tragwalzen 2, 3 angetrieben. Eine nicht näher dargestellte Andruckeinrichtung drückt die Wickelhülse 7 mit einer gewissen Kraft an die Trag­ walzen 2, 3 an, um gerade zu Beginn des Wickelvorganges eine höhere Wickelhärte zu erzielen. Durch die Drehung der Wickelhülse 7 wird die Papierbahn 6 aufgewickelt.

Gleichzeitig wird die Wickelhülse 7 durch nicht näher dargestellte, aber an sich bekannte Mittel in Axial­ richtung festgehalten, um ein Abwandern in Axialrich­ tung zu verhindern.

Wenn die Papierrolle 5 eine gewisse Größe erreicht hat, ihr Durchmesser also beispielsweise auf etwa 800 mm an­ gewachsen ist, werden die beweglichen Stirnwände 14, 15 durch den Antrieb 18 so lange auf die Papierrolle 5 zu­ bewegt, bis die Sensoren 22, 23 melden, daß die Dicht­ schilde 20 und damit auch die Stirnwände 14, 15 an den Stirnseiten der Papierrolle 5 angekommen sind. Sobald dieser Zustand erreicht ist, kann die Druckkammer 24 unter Luftdruck gesetzt werden.

Claims (8)

1. Rollenwickeleinrichtung mit zwei Tragwalzen, die ein Wickelbett zur Aufnahme einer Wickelrolle bil­ den, und mit einer Druckluftunterstützungseinrich­ tung, die eine Druckkammeranordnung aufweist, die seitlich von den Tragwalzen und unten von einem Dichtkörper begrenzt ist, wobei an beiden Stirnsei­ ten Stirnwände angeordnet sind, von denen minde­ stens eine parallel zu den Tragwalzen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Luftzuführan­ schlüsse (26-28) in die Druckkammeranordnung mün­ den, von denen zumindest einige verschließbar sind und die verschließbaren Luftzuführanschlüsse (27, 28) von einer beweglichen Stirnwand (14, 15) oder einer die Stirnwand steuernde Einrichtung betätig­ bar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Druckkammeranordnung zwei feste Stirn­ wände (12, 13) aufweist, zwischen denen die minde­ stens eine bewegliche Stirnwand (14, 15) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die festen Stirnwände (12, 13) an den Stirnseiten des Dichtkörpers (8) angeordnet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei bewegli­ che Stirnwände (14, 15) vorgesehen sind, die gegen­ sinnig relativ zur axialen Mitte der Dichtkammeran­ ordnung bewegbar sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Luftzuführanschluß (26) im Bereich der axialen Mitte der Druckkammeranordnung vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die bewegliche Stirnwand (14, 15) an ihrer Oberseite ein Dichtschild (20, 21) trägt, das im Wickelbett (4) angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß am Dichtschild (20, 21) ein Sensor (22, 23) angeordnet ist, der auf eine Wickelrolle (5) reagiert.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sensor (22, 23) mit einer Stirnwandan­ triebseinrichtung (18) verbunden ist.