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Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung mit
zwei Tragwalzen, die ein Wickelbett zur Aufnahme einer Wickelrolle
bilden, einer Dichtungsanordnung, die mit den Tragwalzen einen Raum
unterhalb des Wickelbetts begrenzt und Stirnplatten aufweist, die
parallel zur Achse einer Tragwalze verlagerbar sind, einer Druckgaseinspeiseeinrichtung,
die in den Raum mündet,
und je einem Spannkopf im Bereich eines jeden Endes der Tragwalzen,
der von einer Startposition im Wickelbett aus nach oben verlagerbar
ist.
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Eine derartige Wickelvorrichtung
dient dazu, eine Materialbahn, beispielsweise eine Papierbahn, zu
einer Wickelrolle aufzuwickeln. In der Regel ist eine derartige
Wickelvorrichtung mit einer Längsschneideeinrichtung
gekoppelt und wird dann auch als Rollenschneider bezeichnet. Die
in der Wickelvorrichtung gewickelten Wickelrollen haben eine Größe im Bereich
von 0,5 bis 4,5 m und einen Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 2,
5 m.
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Beim Wickeln möchte man einen vorbestimmten
Verlauf der Wickelhärte
in der Wickelrolle sicherstellen. Die Wickelhärte soll von innen nach außen abnehmen
oder zumindest konstant bleiben.
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Bei einer Wickelvorrichtung mit zwei
Tragwalzen, die auch als Doppeltragwalzenwickler bezeichnet wird,
liegt die Wickelrolle beim Wickeln auf den beiden Tragwalzen auf.
Mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle steigt das Gewicht der Wickelrolle
und damit die Druckspannung in den Auflagenips, die die Wickelrolle
mit den beiden Tragwalzen bildet. Diese Druckspannung ist ein Faktor,
der die Wickelhärte
beeinflußt.
Je größer die
Druckspannung ist desto höher
ist die Wickelhärte.
Ohne zusätzliche
Maßnahmen
würde daher
die Wickelhärte von
innen nach außen
zunehmen, was nicht gewünscht
ist.
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Es ist daher bekannt, die Wickelrolle
beim Wickeln zumindest ab einem vorbestimmten Durchmesser mit Hilfe
von Druckluft zu entlasten. Hierzu wird unterhalb der beiden Tragwalzen
eine Dichtungsanordnung verwendet, die mit den Tragwalzen einen
Raum begrenzt, in den Druckluft eingespeist werden kann. Dieses
Druckluftpolster nimmt dann einen Teil des Gewichts der Wickelrolle
auf.
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Eine Wickelvorrichtung der eingangs
genannten Art ist beispielsweise aus
EP 0 863 097 A2 bekannt. Die Stirnplatten
sind hierbei seitlich verlagerbar, so daß man den durch die Dichtungsanordnung
abgedichteten Raum auf die axiale Länge der im Wickelbett ruhenden
Wickelrolle oder Wickelrollen abstimmen kann. Die Stirnplatten werden
möglichst dicht
an die Stirnseiten der jeweils äußersten
Wickelrolle herangefahren, so daß hier nur ein relativ kleiner Spalt
verbleibt, durch den Druckluft entweichen kann. Bei einer derartigen
Wickelvorrichtung werden die Wickelrollen zusätzlich durch Spannköpfe geführt, die
stirnseitig in die Wickelhülsen
der jeweils äußeren Wickelrollen
eingefahren werden. Diese Spannköpfe müssen zu
Beginn des Wickelvorgangs in das Wickelbett abgesenkt werden können, weil
die Wickelhülsen
aufgrund ihres vergleichsweise geringen Durchmessers relativ tief
in das Wickelbett eintauchen. Um eine Kollision mit den Stirnplatten
zu vermeiden, müssen
die Stirnplatten also relativ weit axial nach außen verfahren werden, im bekannten
Fall sogar in einen Raum außerhalb
von Ständern,
die die Tragwalzen und die Spannköpfe tragen. Dies bedeutet zum
einen einen relativ großen
Bauraum, der für die
Wickelvorrichtung erforderlich ist. Zum anderen sind mit dieser
Ausgestaltung relativ hohe Kosten verbunden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den
Aufbau einer Wickelvorrichtung zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird bei einer Wickelvorrichtung
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jede Stirnplatte um eine
zur Achse der Tragwalze parallele Schwenkachse zwischen einer Grundstellung, in
der sie den Raum und das Wickelbett stirnseitig freigibt, und einer
Arbeitsstellung, in der sie den Raum und das Wickelbett stirnseitig
abdeckt, verschwenkbar ist.
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Mit dieser Ausgestaltung ist es nicht
mehr erforderlich, die Stirnplatte so weit axial zu verlagern, daß sie mit
dem Spannkopf auf der gleichen Seite der Wickelrolle nicht mehr
kollidiert. Notwendig ist vielmehr nur noch eine Verlagerung über die
axiale Länge
der Tragwalzen hinaus. Sobald sich die Stirnplatte axial jenseits
der Stirnseiten der Tragwalzen befindet, kann die Stirnplatte verschwenkt
werden. Wenn die Stirnplatte in ihre Grundstellung verschwenkt worden
ist, dann kann sie zwar nicht mehr zur Abdichtung des Raumes verwendet
werden, so daß man
kein Druckpolster für
die Wickelrolle erzeugen kann. Die Stirnplatte befindet sich dann
aber nicht mehr in der Bewegungsbahn des Spannkopfes, so daß der Spannkopf
ohne Kollision mit der Stirnplatte bis in das Wickelbett hinein
verfahren werden kann. Zu Beginn des Wickelvorgangs ist das Gewicht
der Wickelrolle oder der Wickelrollen ohnehin nur so gering, daß eine negative
Beeinflussung der Wickelhärte
nicht zu befürchten
ist. In diesem Fall ist auch keine Druckluftentlastung erforderlich.
Wenn hingegen der Durchmesser der Wickelrolle zugenommen hat, dann
müssen
sich auch die Spannköpfe
weiter von den Tragwalzen entfernen. Die Spannköpfe führen die Wickelrollen während des
Wickelvorganges und können
eine einzelne Wickelrolle gegebenenfalls auch belasten oder entlasten.
Sobald also die Wickelhülse
aufgrund des zunehmenden Durchmessers der Wickelrolle einen ausreichenden
Abstand zu den beiden Tragwalzen erreicht hat, steht wieder genügten Platz
für die
Stirnplatten zur Verfügung.
Die Stirnplatten können
dann in ihrer Arbeitsstellung verschwenkt werden, in der sie mit
dem Raum stirnseitig fluchten. Wenn sie dann axial zwischen den Tragwalzen
eingefahren werden, bis sie nur noch einen kleinen Abstand zu den
Stirnseiten der Wickelrollen haben, dann ist der Raum geschlossen,
so daß man
ein Druckluftpolster erzeugen kann.
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Vorzugsweise ist mindestens eine
Stirnplatte mit der Dichtungsanordnung drehfest verbunden und gemeinsam
mit der Dichtungsanordnung um die Schwenkachse verschwenkbar. Dies
erleichtert zum einen die Abdichtung zwischen der Stirnplatte und dem
Rest der Dichtungsanordnung. Zum anderen wird auch die Handhabung
vereinfacht. Man kann praktisch den gesamten "Dichtkasten", der die Dichtungsanordnung bildet,
gegenüber
den Tragwalzen verschwenken, so bald die Stirnplatten axial von
den Tragwalzen freigekommen sind. Dies hat den zusätzlichen
Vorteil, daß man
auch einen gewissen Freiraum beim Einführen der Bahn hat, die zur
Wickelrolle aufgewickelt werden soll.
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Vorzugsweise weisen die Stirnplatten
einen Schwenkantrieb auf. Man kann dann das Verschwenken von der
Grundstellung in die Arbeitsstellung in gewissem Umfang automatisieren.
Ein Eingriff eines Bedieners bei laufender Wickelvorrichtung ist
dann nicht mehr erforderlich.
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Vorzugsweise ist der Schwenkantrieb
als Kolben-Zylinder-Einrichtung
ausgebildet. Da die Stirnplatte praktisch nur zwischen zwei Endpositionen,
nämlich
der Grundstellung und der Arbeitsstellung, verschwenkt werden muß, reicht
eine einfache Kolben-Zylinder-Einrichtung
aus. Diese kann beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch betrieben werden.
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Vorzugsweise greift der Schwenkantrieb
an der Dichtungsanordnung an. Dies hat den Vorteil, daß der Schwenkantrieb
zusätzlich
eine Kraft erzeugen kann, die zur Abdichtung zwischen der Dichtungsanordnung
und den Tragwalzen beiträgt.
Diese Kraft muß nicht übermäßig groß sein.
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Bevorzugterweise weist die Dichtungsanordnung
Längsdichtelemente
auf, die in einem Zwickel unterhalb des Wickelbetts an den Tragwalzen
anliegen. Unter "anliegen" soll dabei nicht
nur ein Berühren
der Tragwalzen verstanden werden. Wenn beispielsweise die aufzuwickelnde
Materialbahn durch das Wickelbett hindurch der Wickelrolle zugeführt wird,
dann wirkt mindestens ein Längsdichtelement mit
der Materialbahn und nicht mit der Oberfläche der Tragwalze zusammen.
Man kann auch dafür
sorgen, daß stets
ein kleiner Abstand zwischen dem Längsdichtelementen und den Tragwalzen
besteht. Ein derartiger kleiner Abstand läßt zwar eine gewisse Menge
der Druckluft entweichen. Er verhindert aber, daß aufgrund der Relativbewegung
zwischen den Tragwalzen und der Dichtungsanordnung ein erhöhter Verschleiß auftritt.
Wenn man nun diese Längsdichtelemente
in den Zwickel unterhalb des Wickelbetts anordnet, dann kann man
sie auch bei einer Schwenkbewegung der Dichtungsanordnung relativ genau
positionieren.
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Vorzugsweise liegt jedes Längsdichtelement in
einer Tangentialebene an seiner Tragwalze an, die einen Winkel im
Bereich von 40° bis
60° zu einer Ebene
einschließt,
die die Achsen der Tragwalzen miteinander verbindet. Bei einer Schwenkbewegung läßt sich
in diesem Winkel die beste Abdichtung erreichen.
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Vorzugsweise ist die Schwenkachse
mittig unterhalb des Wickelbetts angeordnet. Damit erreicht man
auf einfache Weise einen relativ großen Schwenkwinkel, so daß die Stirnplatte
die Bewegungsbahn der Spannköpfe
freigeben kann.
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Auch ist von Vorteil, wenn zumindest
die Tragwalze, vor der sich die Stirnplatte in ihrer Grundstellung
befindet, einen Wellenstummel aufweist, der eine Schwenkbegrenzung
für die
Stirnplatte bildet, wobei die Stirnplatte am oberen Ende eine begrenzte Breite
aufweist, die in der Grundstellung außerhalb einer Bewegungsbahn
des Spannkopfes liegt. Damit die Stirnplatte das Wickelbett stirnseitig
abdecken kann, muß sie
mit der Stirnseite der Wickelrolle auch dann in Überdeckung stehen, wenn die
Wickelrolle einen größeren Durchmesser
aufweist und aus diesen Grund schon relativ weit aus dem Wickelbett
herausgekommen ist. Dies bedingt dann eine gewisse Breite der Stirnplatte
an ihrem oberen Ende. Man stimmt nun diese Breite, den Durchmesser
des Wellenstummels, den Durchmesser der Tragwalze und die Lage der
Schwenkachse so aufeinander ab, daß die Stirnplatte spätestens
dann, wenn sie am Wellenstummel anliegt, die Bewegungsbahn des Spannkopfes
vollständig
freigibt. In der Regel wird man aber eine Berührung von der Stirnplatte und
dem Wellenstummel vermeiden.
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Auch ist von Vorteil, wenn die Stirnplatte
auf Schienen geführt
ist, die an einer Grundplatte der Dichtungsanordnung angeordnet
sind und eine Länge
aufweisen, die kürzer
ist als ein Abstand zwischen Ständern,
in denen die Tragwalzen gelagert sind. Damit spart man einerseits
Material und andererseits Bauraum. Darüber hinaus geraten die Schienen
bei einer Schwenkbewegung nicht in Konflikt mit den Ständern.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
Wickelvorrichtung zu Beginn eines Wickelvorgangs und
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2 die
Wickelvorrichtung in einem fortgeschrittenen Stadium des Wickelvorgangs.
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Eine Wickelvorrichtung 1 weist
zwei Tragwalzen 2, 3 auf, die ein Wickelbett 4 bilden,
in das zu Beginn eines Wickelvorgangs eine Wickelhülse 5 eingelegt
wird, die als Kern einer Wickelrolle 6 dient, auf die eine
Materialbahn 7, beispielsweise eine Papierbahn, aufgewickelt
wird.
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Die Wickelhülse 5 wird durch einen
nur schematisch dargestellten Spannkopf 8 geführt, der
stirnseitig in die Wickelhülse 5 eingefahren
wird. Selbstverständlich
ist auf der gegenüberliegenden
Seite der Wickelrolle 6 ein entsprechender Spannkopf 8 vorgesehen.
Wenn Gleichzeitig mehrere Wickelrollen 6 in dem Wickelbett 5 gewickelt
werden, dann befindet sich der gegenüberliegende Spannkopf 8 am
gegenüberliegenden
Ende der letzten Wickelrolle 6. Die Spannköpfe können mit
nicht näher
dargestellten Stangen miteinander verbunden sein. Der Spannkopf 8 ist
an einem Träger 9 angeordnet,
der an einer nicht näher
dargestellten Ständeranordnung
verlagerbar ist. Auf diese Weise ist der Spannkopf 8 aus
der in 1 dargestellten
Startposition, in der er in die an den beiden Tragwalzen anliegende
Wickelhülse
einfahrbar ist, mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle nach
oben verfahrbar, wie dies aus 2 hervorgeht.
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Mit zunehmendem Durchmesser steigt
das Gewicht der Wickelrolle 6 an. Damit wächst auch
der Druck in den Auflagenips 10, 11, wo die Wickelrolle 6 auf
den beiden Tragwalzen 2, 3 aufliegt. Dies würde zu einem
nicht gewünschten
Verlauf der Wickelhärte führen.
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Um den Anstieg des Drucks in den
Auflagenips 10, 11 zu begrenzen, ist eine Druckentlastungseinrichtung 12 vorgesehen,
die eine Bodenplatte 13 aufweist, die für jede Tragwalze 2, 3 ein
Längsdichtelement 14, 15 aufweist,
das in der in 2 dargestellten
Arbeitsstellung an der jeweils zugeordneten Tragwalze 2, 3 anliegt
oder zu dieser Tragwalze 2, 3 einen relativ kleinen
Abstand aufweist. Auf der Bodenplatte 13 sind Schienen 16, 17 angeordnet,
auf denen eine Stirnplatte 18 parallel zu den Achsen der beiden
Tragwalzen 2, 3 verfahrbar ist. Auch auf der gegenüberliegenden
Seite der Wickelrolle 6 beziehungsweise Reihe von Wickelrollen 6 ist
eine entsprechende Stirnplatte 18 vorgesehen.
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Die Stirnplatte 18 weist
eine seitliche Kontur auf, die, wie dies aus 2 zu erkennen ist, an den Umfang der
beiden Tragwalzen 2, 3 angepaßt ist. Dementsprechend ist
die Stirnplatte 18 in der Lage, eine oberhalb der Bodenplatte 13 angeordneten Raum,
der mit dem Wickelbett 4 in Verbindung steht, gemeinsam
mit den beiden Tragwalzen 2, 3 abzudichten, wenn
die Stirnplatte 18 zwischen die beiden Tragwalzen 2, 3 eingefahren
ist. Die Stirnplatte 18 hat dabei einen kleinen Abstand
zur Stirnseite der Wickelrolle 6. Diesen Raum, der von
der Bodenplatte 13, den beiden Tragwalzen 2, 3 und
der Stirnplatte 18 begrenzt ist, kann man mit Hilfe einer
nicht näher
dargestellten Druckerzeugungseinrichtung unter Druck setzen, beispielsweise
dadurch, daß man
Luft mit erhöhtem
Druck einspeist. Das sich in dem Raum ausbildende Druckluftkissen
oder -polster übernimmt
einen Teil der Gewichtslast der Wickelrolle 6, so daß die Druckspannung
in den Auflagenips 10, 11 vermindert werden.
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Wie ein Vergleich der 1 und 2 zeigt, würde allerdings das obere Ende 19 der
Stirnseite 18 mit dem Träger 9 des Spannkopfes 8 kollidieren,
wenn der Träger 9 so
weit nach unten gefahren wird, daß der Spannkopf 8 in
eine im Wickelbett 4 liegenden Wickelhülse 5 eingefahren
werden kann.
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Aus diesem Grund ist die Bodenplatte 13 um eine
Schwenkachse 20 verschwenkbar. Um die Verschwenkbewegung
steuern zu können,
ist ein Schwenkantrieb 21 vorgesehen, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Form einer Kolben-Zylinder-Einrichtung hat. Die Schwenkachse 20 ist
dabei mittig zwischen den beiden Tragwalzen 2, 3 unterhalb
des Wickelbetts 4 angeordnet.
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Wenn nun die Stirnplatte 18 axial
verlagert wird (ein entsprechender Axialantrieb ist aus Gründen der Über sicht
nicht dargestellt), dann kann die Bodenplatte 13, wie in 1 dargestellt, verschwenkt
werden, sobald die Stirnplatte 18 von den beiden Tragwalzen 2, 3 freigekommen
ist, also eine Position erreicht hat, in der sie nicht mehr in Axialrichtung
mit den beiden Tragwalzen 2, 3 in Überdeckung steht.
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Wenn die Bodenplatte 13,
wie in 1 dargestellt,
verschwenkt worden ist, dann steht oberhalb und im Wickelbett 4 genügend Raum
zur Verfügung, so
daß die
Stirnplatte 18 nicht mehr in Kollision mit dem Träger 9 kommt,
wenn dieser sich entlang seiner Bewegungsbahn so bewegt, daß der Spannkopf 8 in das
Wickelbett 4 eintaucht.
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Eine Begrenzung der Schwenkbewegung der
Stirnplatte 18 ist gegeben, weil die Tragwalze 3 einen
Wellenstummel 22 aufweist, mit dem sie in einem nur schematisch
dargestellten Ständer 23 gelagert
ist. Auch die Tragwalze 2 weist einen entsprechenden Wellenstummel
auf, der aber aus Gründen der Übersicht
nicht dargestellt ist. Die Lage der Schwenkachse 20, der
Durchmesser des Wellenstummels 22 und der Durchmesser der
Tragwalze 23 (und damit auch die Form der seitlichen Ausnehmung der
Stirnplatte 18) sind so aufeinander abgestimmt, daß auch das
obere Ende 19 der Abdeckplatte 18 nicht mit der
Bewegungsbahn des Trägers 9 und
des darauf angeordneten Spannkopfes 8 kollidiert, wenn der
Spannkopf 8 in das Wickelbett 4 eingefahren wird.
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Die Schienen 16, 17 können relativ
kurz sein. Sie müssen
nur so weit über
die Tragwalzen 2, 3 überstehen, daß die Stirnplatte 18 aus
dem Zwischenraum zwischen den beiden Tragwalzen 2, 3 herausgefahren
werden kann. Hierzu reicht es aus, wenn die Schienen kürzer sind
als der Abstand zwischen den beiden Ständern 23 an beiden
Stirnseiten der Tragwalze 2, 3.
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Die Wickelvorrichtung 1 arbeitet
nun wie folgt:
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Vor Beginn eines Wickelvorgangs wird,
wie dies in 1 dargestellt
ist, die Stirnplatte 18 in eine Grundstellung verschwenkt,
in der sie sich vor der Stirnseite der Tragwalze 3 befindet.
In dieser Grundstellung ist der Raum zwischen den beiden Tragwalzen 2, 3 und
auch das Wickelbett 4 stirnseitig offen. Ein Druckaufbau
unter dem und im Wickelbett 4 ist in dieser Stellung nicht
möglich.
Dafür kann
aber der Spannkopf 8 in eine im Wickelbett 4 liegende
Wickelhülse 5 eingefahren
werden.
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Wenn nun die Wickelhülse 5 gedreht
wird und sich die Wickelrolle 6 bildet, dann wandert der Träger 9 mit
dem Spannkopf 8 nach oben. Bei Erreichen eines bestimmten
Durchmessers der Wickelrolle 6 ist der Spannkopf 8 weit
genug von den beiden Tragwalzen 2, 3 entfernt,
so daß die
Stirnplatte 18 gemeinsam mit der Bodenplatte 13 in
die in 2 dargestellte
Arbeitsstellung verschwenkt werden kann. Sobald sich die Stirnplatte 18 in
dieser Arbeitsstellung befindet, kann sie axial in den Zwischenraum zwischen
den beiden Tragwalzen 2, 3 eingeschoben werden,
und zwar so lange, bis sie die Stirnseite der Wickelrolle 6 fast
berührt,
also einen nur kleinen Abstand zur Stirnseite der Wickelrolle 6 aufweist.
In dieser Arbeitsstellung liegen die Dichtleisten 14, 15 entweder
an den beiden Tragwalzen 2, 3 an, oder sie haben
einen nur kleinen Abstand in der Größenordnung Millimeter zur Oberfläche der
beiden Tragwalzen 2, 3. Die beiden Längsdichtelemente 14, 15 befinden sich
dabei in dem unteren Zwickel zwischen den beiden Tragwalzen 2, 3,
d.h. sie dichten entlang einer Tangentialebene an die Tragwalze 2, 3,
die unter einem Winkel im Bereich von 40° bis 60° zu einer Ebene liegen, in der
die beiden Achsen der Tragwalzen 2, 3 angeordnet
sind.
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Sobald die Stirnseite 18 in
der in 2 dargestellten
Position angekommen ist, kann der Raum, der zwischen den beiden
Tragwalzen 2, 3, der Bodenplatte 13 und
den beiden Stirnplatten 18 an den beiden axialen Enden
der Wickelrolle 6 und der Wickelrolle 6 gebildet
ist, unter Druck gesetzt werden, so daß die Wickelrolle 6 auf
einem Druckluftpolster ruht.