-
Die
Erfindung betrifft eine Rollenwickelvorrichtung zum Aufwickeln einer
Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf mindestens
eine Wickelhülse
zu mindestens einer Wickelrolle, wobei die mindestens eine Wickelrolle
in einem von zwei Tragwalzen gebildeten Wickelbett liegt und wobei
die zwei Tragwalzen beidseitig in Lagerstellen gelagert sind.
-
Materialbahnen
müssen,
bevor sie versandt werden können,
zu Versand- oder Fertigrollen aufgewickelt werden. Als Rollenkerne
werden hierfür üblicherweise
Wickelhülsen
verwendet, die vorzugsweise aus Pappe bestehen. Die Fertigrollen
werden dadurch erzeugt, dass so genannte Mutter- oder Tambourrollen,
die am Ausgang einer Papier- oder Kartonmaschine oder nach der Satinage
der Materialbahn erzeugt werden, abgewickelt, in Längsrichtung geschnitten
und dann jeweils auf Wickelhülsen
aufgewickelt werden. Diese Wickelhülsen liegen in einem von zwei
Tragrollen einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine gebildeten Wickelbett.
-
Im
Fall einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine, wie sie beispielsweise
in der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 200 13 319 U1 und der
europäischen
Patentschrift
EP 0
792 245 B1 beschrieben ist, ist mindestens eine der beiden
Tragwalzen angetrieben. Auf diese Weise liegen entsprechend der
Anzahl der aus der ursprünglichen
Materialbahn durch Längsschnitte
erzeugten einzelnen Materialbahnen mehrere Wickelhülsen nebeneinander
in dem Wickelbett, auch wenn nachfolgend aus Gründen der einfachen Darstellung
stets nur eine einzige Wickelhülse
in Verbindung mit einem auf ihr aufgewickelten Materialbahnwickel angesprochen
wird. Es ist jedoch auch möglich,
lediglich eine einzige Wickelrolle in einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine
zu wickeln.
-
Beim
Wickeln von Wickelrollen werden durch Schwingungen der Wickelrolle
und der beiden Tragwalzen Eindrückungen
in der Wickelrolle verursacht, die durch Resonanzen immer an derselben
Umfangsstelle auftreten und dadurch immer stärker werden. Dadurch wird einerseits
die gesamte Rollenwickelvorrichtung schädlichen Schwingungsbeanspruchungen
unterworfen und andererseits wird die Wickelrolle mit Wickelfehlern
gewickelt.
-
Aus
der deutschen Gebrauchsmusterschrift
DE 71 21 923 U1 ist eine Trageinrichtung
für aus
Materialteilbahnen aufgewickelte Wickelrollen bekannt, in der wenigstens
eine der beiden Tragwalzen elastisch gelagert ist. Durch die elastische
Lagerung erhält
die eine Tragwalze bei gleicher Ausbildung beider Tragwalzen eine
zur anderen unterschiedliche Eigenfrequenz, so dass eine Summierung
der Schwingungen der beiden Tragwalzen und damit eine Rollenbeschädigung ausgeschlossen
werden.
-
Durch
die deutsche Gebrauchsmusterschrift
DE 73 05 837 U1 ist eine Trageinrichtung
bekannt geworden, in der beide Tragwalzen auf Federn abgestützt sind.
Durch diese Maßnahme
wird eine Entkopplung und Dämpfung
von Schwingungen erreicht. Es lässt
sich auch der Einsatz von Dämpfungselementen
vorsehen, deren Dämpfungswirkung
in Abhängigkeit
von der Lagerbelastung einstellbar ist.
-
Eine
aus der deutschen Auslegeschrift DE-AS 23 18 351 bekannte Trageinrichtung
zeichnet sich dadurch aus, dass bei in allen wesentlichen Teilen
und bezüglich
der Charakteristika gleichen Federn die Federungssysteme in Bezug
auf die durch die Wickelrollenachse verlaufende Vertikalebene asymmetrisch
angeordnet sind. Auf diese Weise liegen die den beiden Tragwalzen
zugehörigen
Wirkungslinien in einem Winkel zueinander, so dass die Schwingungen
auch in einem unterschiedlichen Winkel oder an unterschiedlicher Stelle
auf das jeweilige Federungssystem auftreffen. Dadurch ist das Federungsverhalten
der Federungssysteme der beiden Tragwalzen unterschiedlich, ohne
dass deswegen die Tragwalzenfederung oder deren Lagerung oder die
Tragwalzen selbst unterschiedlich oder einstellbar ausgebildet sein
müssten.
-
Nach
dem Stand der Technik haben sich zur Verminderung von Vibrationen
infolge von Biege- und/oder Torsionsschwingungen also folgende Maßnahmen
als hilfreich herausgestellt: Variation der Lagersteifigkeit, Maßnahmen
zur aktiven und passiven Dämpfung,
der Einsatz von Schwingungstilgern sowie Veränderungen an den Nips zwischen
den beteiligten Tragwalzen, insbesondere eine Verstellung des Abstands
der Tragwalzen. Gleichwohl kann mit diesen Maßnahmen nicht auf Torsionsschwingungen reagiert
werden, da der aus einem Asynchronmotor, gegebenenfalls einer Gelenkwelle,
und einem ein weiches Regelverhalten aufweisenden Frequenzumrichter
bestehende Antriebsstrang für
die Tragwalze insgesamt ein „weiches" Regelverhalten aufweist.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rollenwickelvorrichtung
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie eine verbesserte
Dämpfung
und damit ein verbessertes Laufverhalten aufweist.
-
Diese
Aufgabe wird bei einer Rollenwickelvorrichtung der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zumindest den Lagerstellen einer Tragwalze, vorzugsweise beider
Tragwalzen variable Dämpfungseinheiten
zum Ausgleich von Biege- und/oder Torsionsschwingungen der entsprechenden
Tragwalze zugeordnet sind.
-
Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
-
In
einer praktischen Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die den Lagerstellen der Tragwalze zugeordneten
Dämpfungseinheiten
jeweils einen elektrischen Linearantrieb zur Lageveränderung
der Lagerstelle der Tragwalze und somit auch der Tragwalze, eine
Einheit zur Positionsregelung mit einer vorzugsweisen Momentenbegrenzung
für den
jeweiligen als Dämpfungseinrichtung
wirkenden Linearantrieb und jeweils mindestens einen Sensor zur
Erfassung und/oder zur Ermittlung der Lage, der Geschwindigkeit
und/oder der Beschleunigung eines gegenüber einem zumindest relativ
ortsfesten Primärteil
verfahrbaren Sekundärteils
des Linearantriebs umfassen, wobei die Einheit zur Positionsregelung
so aufgebaut ist, dass Biege- und/oder Torsionsschwingungen der
Tragwalze ausgeglichen werden. Der Vorteil dieser Ausführungsform
liegt im Wesentlichen darin, dass die Dämpfungskraft in einem Aktuator
aufgebracht wird und dass die Verstellung der Lagerstelle der Tragwalze
im Nah- und im Weitbereich durch einen einzigen Linearantrieb erfolgt,
so dass überdies
eine hohe Steifigkeit erreichbar ist. Zudem ist die Wirkung des
Linearantriebs auf beiden Lagerseiten der Tragwalze gleich und erfindungsgemäß tritt
kein zusätzliches
nachteiliges Spiel auf. Auch bleibt die Kraft des Linearantriebs
konstant, der Verstellweg ist somit unabhängig und die Dämpfung bleibt
in weiten Grenzen mit kleinen Zeiten einstellbar.
-
Weiterhin
ist bevorzugt ein Positions-Sollwert zur Erzeugung einer vorwählbaren
Positionierung der Tragwalze in Abhängigkeit des erfassten und/oder
ermittelten Lage-, Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungswerts
in einer Addierstufe modifizierbar.
-
Auch
kann aus dem Ist-Wert der Relativposition des verfahrbaren Sekundärteils gegenüber dem zumindest
relativ ortsfesten Primärteil
ein Differenzierer vorgesehen sein, um aus der Weggröße eine Ist-Geschwindigkeit
für die
Relativgeschwindigkeit des verfahrbaren Sekundärteils gegenüber dem
zumindest ortsfesten Primärteil
herzuleiten.
-
Ferner
kann ein Integrierer vorgesehen sein, um aus der Ist-Beschleunigung
des Sekundärteils gegenüber dem
zumindest relativ ortsfesten Primärteil eine Ist-Geschwindigkeit für die Relativgeschwindigkeit
des Sekundärteils
gegenüber
dem Primärteil herzuleiten.
-
Zudem
ist bevorzugt ein Addierer vorgesehen, in welchem die ermittelte
Ist-Geschwindigkeit mit
einer vorgebbaren Soll-Geschwindigkeit vergleichbar, modifizierbar
und insbesondere aufaddier- bzw. von einander subtrahierbar ist.
-
Und
nicht zuletzt kann eine Vektorregelung vorgesehen sein, die über einen
Kraftregler und ein Längenmesssystem
zur Ermittlung des Verstellwegs des Sekundärteils gegenüber dem
Primärteil
ansteuerbar ist. Der Linearantrieb ist bevorzugt über die Vektorregelung
ansteuerbar.
-
In
einer weiteren praktischen Ausführungsform
ist das relativ ortsfeste Primärteil
der Dämpfungseinheit
das Gehäuse
des Linearantriebs, wohingegen das verfahrbare Sekundärteil eine
mit der Lagerstelle der Tragwalze verbundene Antriebsstange ist.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
-
Es
zeigt die einzige Figur ein schematisches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rollenwickelvorrichtung.
-
Die
dargestellte Rollenwickelvorrichtung 1 dient zum Aufwickeln
einer Materialbahn 2, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn,
und weist zwei parallel zueinander angeordnete Tragwalzen 3, 4 auf,
die beidseitig in Lagerstellen 5 gelagert sind und von
denen mindestens eine angetrieben ist. Die Tragwalzen 3, 4 bilden
somit ein Wickelbett 6, in dem gewöhnlich mehrere fluchtend nebeneinander
liegende Wickelrollen 7 während des Aufwickelns der Materialbahn 2 auf
den Tragwalzen 3, 4 bei Ausbildung zweier jeweiliger
Nips N3, N4 aufliegen.
-
Von
einer nicht dargestellten, dem Fachmann jedoch bekannten Längsschneideinrichtung wird
die Materialbahn 2 vor dem Aufwickeln in mehrere Einzelbahnen
geschnitten, die anschließend seitlich
um den Mantel einer der beiden Tragwalzen 3, 4 herum
oder durch den zwischen den beiden Tragwalzen 3, 4 gebildeten
Spalt in das Wickelbett 6 geführt werden, wo sie auf fluchtend
aufgereihte Wickelhülsen 8 zu
Wickelrollen 7 aufgewickelt werden. In der Darstellung
werden die Einzelbahnen um den außen liegenden Mantel der nicht
angetriebenen Tragwalze 3 herumgeführt und anschließend auf
die Wickelhülsen 8 zu
Wickelrollen 7 aufgewickelt.
-
Der
einzelnen Lagerstelle 5 der rechten Tragwalze 3 ist
nun jeweils eine variable Dämpfungseinheit 9 zum
Ausgleich von Biege- und/oder Torsionsschwingungen der Tragwalze 4 zugeordnet. Selbstverständlich kann
auch jeder Lagerstelle 5 der beiden Tragwalzen 3, 4 jeweils
eine derartige variable Dämpfungseinheit 9 zugeordnet
sein.
-
Die
einzelne der Lagerstelle 5 der Tragwalze 3 zugeordnete
Dämpfungseinheit 9 umfasst
einen elektrischen Linearantrieb 10 zur Lageveränderung der
Lagerstelle 5 der Tragwalze 3 und somit auch der Tragwalze 3.
Der Linearantrieb 10 umfasst dabei ein relativ ortsfestes
Primärteil 11 und
ein verfahrbares Sekundärteil 12,
wobei das relativ ortsfeste Primärteil 11 praktischerweise
das Gehäuse 13 des
Linearantriebs 10 und das verfahrbare Sekundärteil praktischerweise
eine mit der Lagerstelle 5 der Tragwalze 3 verbundene
Antriebsstange 14 ist.
-
Weiterhin
umfasst die Dämpfungseinheit 9 eine
Einheit 15 zur Positionsregelung mit einer vorzugsweisen
Momentenbegrenzung für
den als Dämpfungseinrichtung
wirkenden Linearantrieb 10 und mindestens einen Sensor 16 zur
Erfassung und/oder zur Ermittlung der Lage, der Geschwindigkeit
und/oder der Beschleunigung eines gegenüber einem zumindest relativ
ortsfesten Primärteil 11 verfahrbaren
Sekundärteils 12 des
Linearantriebs 10, wobei die Einheit 15 zur Positionsregelung
so aufgebaut ist, dass Biege- und/oder Torsionsschwingungen der
Tragwalze 3 ausgeglichen werden.
-
Das
Regelungsprinzip für
die Einheit 15 zur Positionsregelung mit einer vorzugsweisen
Momentenbegrenzung für
den als Dämpfungseinrichtung wirkenden
Linearantrieb 10 ist dem Fachmann allgemein bekannt und
kann einen Addierstufe, einen Differenzierer, einen Integrierer,
einen Addierer und/oder eine Vektorregelung umfassen.
-
Zusammenfassend
ist festzuhalten, dass durch die Erfindung eine Rollenwickelvorrichtung
der eingangs genannten Art derart weitergebildet wird, dass sie
eine verbesserte Dämpfung
und damit ein verbessertes Laufverhalten aufweist.
-
- 1
- Rollenwickelvorrichtung
- 2
- Materialbahn
- 3
- Tragwalze
- 4
- Tragwalze
- 5
- Lagerstelle
- 6
- Wickelbett
- 7
- Wickelrolle
- 8
- Wickelhülse
- 9
- Dämpfungseinheit
- 10
- Elektrischer
Linearantrieb
- 11
- Primärteil
- 12
- Sekundärteil
- 13
- Gehäuse
- 14
- Antriebsstange
- 15
- Einheit
zur Positionsregelung
- 16
- Sensor
- N3
- Nip
- N4
- Nip