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Die
Erfindung betrifft eine Doppeltragwalzen-Wickelmaschine zum Aufwickeln
einer durch wenigstens einen Längsschnitt
unterteilten Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf
mindestens eine Wickelhülse
zu mindestens einer Wickelrolle, wobei die mindestens eine Wickelrolle
zumindest während
des Aufwickelvorgangs in einem von zwei Tragwalzen gebildeten Wickelbett
liegt und wobei ein auf die mindestens eine Wickelrolle wirkendes
Druckwalzensystem vorgesehen ist, das eine horizontal verlaufende
und zumindest vertikal verlagerbare Traverse aufweist, an der wenigstens eine
Druckwalze mit einer zu der Traverse parallelen Achse angeordnet
ist.
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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.
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Oberhalb
des von den Tragwalzen gebildeten Walzenbetts ist ein Druckwalzensystem
angeordnet, das aus einer durchgehenden Druckwalze oder aus einzelnen
Druckwalzensegmenten besteht und an einer horizontalen und zumindest
vertikal bewegbaren Traverse angeordnet ist. Das Druckwalzensystem
dient dazu, zu Beginn der Aufwicklung von oben auf die Wickelrollen
zu drücken, um
so die Linienlast an den Kontaktlinien zwischen den Wickelrollen
und den Tragwalzen zu erhöhen.
Von der Linienlast wird die Wickelhärte und somit die Wickelqualität der Wickelrollen
entscheidend beeinflusst. Zu Beginn der Aufwicklung reicht die Linienlast
aus dem Auflagegewicht der Wickelrollen noch nicht aus. Daher wird
mittels des Druckwalzensystems eine zusätzliche Anpresskraft aufgebracht,
die bei steigendem Wickelrollengewicht während des Aufwickelns entsprechend gemindert
wird. Eine Doppeltragwalzen-Wickelmaschine
mit einem derartigen Druckwalzensystem ist beispielsweise aus der
Druckschrift
DE 102
51 592 A1 bekannt.
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Die
zumindest vertikale Verlagerung der Traverse des Druckwalzensystems
erfolgt bei den bekannten Doppeltragwalzen-Wickelmaschinen mittels pneumatischer
oder hydraulischer Linearantriebe, beispielsweise in Ausgestaltung
von doppelt beaufschlagbaren Zylindern. Dabei wird mittels einer
zusätzlichen
Druck- oder Kraftregelung die auf die Materialbahn wirkende Auflagekraft
des Druckwalzensystems geregelt.
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Das
bekannte Druckwalzensystem weist in nachteilhafter Weise den so
genannten Stick-Slip-Effekt auf, so dass nach einem Setwechsel nicht
fortwährend
eine punktgenaue Positionierung der Traverse und somit der Druckwalzen
gewährleistet
werden kann. Der Stick-Slip-Effekt bezeichnet das Ruckgleiten von
gegeneinander bewegten Festkörpern. Dabei üben gedämpft gekoppelte
Oberflächenteile eine
schnelle Bewegungsfolge aus Haften, Verspannen, Trennen und Abgleiten
aus. Dies führt
je nach Tribosystem zur Anregung von Schwingungen, die von einer
resonanzfähigen
Oberfläche
als Geräusch abgestrahlt
werden. Der Effekt verschwindet zumeist, sobald die Reibpartner
durch einen Zwischen- beziehungsweise Schmierstoff getrennt werden.
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Auch
besteht bei der Verwendung von Fremdmedien, insbesondere Hydrauliköl, im Bereich des
Druckwalzensystems die Gefahr einer zumindest leichten Leckage über die
Zeit hinweg. Infolge des Tropfens von Hydrauliköl, wie dies bei herkömmlichen
Druckwalzensystemen oftmals zu sehen ist, wird die Funktionsfähigkeit
des Druckwalzensystems, insbesondere die Anpressfunktion, zusehend verschlechtert.
Zudem kann die Materialbahn nicht unwesentlich verschmutzt werden,
so dass eine erhöhte
Ausschussquote produziert wird.
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Und
weiterhin weisen die bekannten Druckwalzensysteme aufgrund der beschriebenen
Effekte und Eigenschaften oftmals ein im Produktionsprozess nicht
tolerierbares Regelverhalten auf.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rollenwickelvorrichtung
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die genannten
Nachteile des Stands der Technik merklich verringert, vorzugsweise
sogar vollständig
vermieden werden. Insbesondere soll auch die maximale Verfahrgeschwindigkeit
der Traverse erhöht
werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass wenigstens eine vorzugsweise gesteuerte/geregelte elektromechanische
Antriebseinheit zur zumindest vertikalen Verlagerung der wenigstens
eine Druckwalze aufweisenden Traverse vorgesehen ist.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
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Die
Erfindung zeichnet sich also durch die erfolgreiche Realisierung
dreier Ziele, das heißt
dreier Teilaufgaben mittels einer einzigen Maßnahme aus. Infolge des Vorsehens
einer keinen Stick-Slip-Effekt aufweisenden Antriebseinheit kann
also nach jedem Setwechsel eine punktgenaue Positionierung der Traverse
und somit der Druckwalzen fortwährend
gewährleistet
werden. Zudem wird aufgrund der Verwendung eines bereits im Bereich
der Wickelmaschine ohnehin vorhandenen Mediums, nämlich Elektrizität, von keinem
weiteren Fremdmedium, insbesondere Hydrauliköl, zum Betrieb des Verlagerungssystems
Gebrauch gemacht. Da eine elektromechanische Antriebseinheit überdies
keinen Gebrauch eines möglicherweise
austretenden Mediums macht, kann die Funktionsfähigkeit des Verlagerungssystems
zu jedem Betriebszeitpunkt garantiert werden. Und letztlich kann
mit einer vorzugsweise gesteuerten/geregelten elektromechanischen
Antriebseinheit das Regelhalten des Gesamtsystems merklich verbessert
werden.
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Überdies
weist die erfindungsgemäße Verlagerungseinrichtung
im Gegensatz zu den bekannten Zylindereinheiten, insbesondere Hydraulik-
oder Pneumatikzylinder, keine Hysterese auf. Diese beim Stand der
Technik auftretende Hysterese führt
unter Umständen
dazu, dass die Traverse nicht mehr genau positioniert werden kann.
Dies führt
wiederum dazu, dass die Druckwalzen und die Wickelrollen tendenziell
etwas verspannt werden. Tritt diese Art der Verspannung auf, dann
löst sie
zwangsläufig
durch den taumelnden Lauf der Wickelrollen Vibrationen aus, die
Wickelfehler verursachen können.
Dies wird aufgrund der Verwendung der erfindungsgemäßen Verlagerungseinrichtung
vermieden.
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Damit
die Anpresskraft über
die Breite der Doppeltragwalzen-Wickelmaschine ausreichend und vorzugsweise
gleichmäßig auf
die mindestens eine Wickelrolle aufgebracht werden kann, wirkt die
wenigstens eine elektromechanische Antriebseinheit bevorzugt spiegelbildlich,
insbesondere beidseitig an der die wenigstens eine Druckwalze aufweisenden Traverse.
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Die
elektromechanische Antriebseinheit umfasst in einer ersten praktischen
Ausführungsform bevorzugt
wenigstens einen vorzugsweise steuer-/regelbaren Elektromotor und
wenigstens ein Spindelgetriebe. Dabei nutzt das präzise arbeitende Spindelgetriebe
bevorzugt mindestens eine von dem an einem stationären Bauteil,
insbesondere einem Grundkörper
der Doppeltragwalzen-Wickelmaschine angeordneten
Elektromotor beaufschlagte Spindelstange und mindestens eine an
der Traverse mittel- oder unmittelbar angebrachte Spindelmutter.
Dieses Verlagerungssystem eignet sich insbesondere zur Übertragung
von großen
Kräften.
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In
einer weiteren praktischen Ausführungsform
umfasst die elektromechanische Antriebseinheit bevorzugt wenigstens
eine vorzugsweise steuer-/regelbare Linearantriebseinheit, insbesondere
einen vorzugsweise steuer-/regelbaren und mittels mindestens einer
Linearführung
geführten
Linearmotor. Hierbei sind der Linearmotor mittel- oder unmittelbar an
der Traverse und die mindestens eine Linearführung an einem stationären Bauteil,
insbesondere einem Grundkörper
der Doppeltragwalzen-Wickelmaschine angeordnet.
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Unter
praktischen Aspekten ist es weiterhin von Vorteil, wenn ein vorzugsweise
lineares und an der elektromechanischen Antriebseinheit angeordnetes
Messsystem vorgesehen ist. Dieses Messsystem kann mit einem weiteren
Regelsystem zusammenwirken und die elektromotorische Antriebseinheit kann
zudem auch zu einer aktiven Schwingungsdämpfung benutzt werden.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
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Es
zeigen
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1 eine
stirnseitige Ansicht einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine mit einer ersten Ausführung eines
erfindungsgemäßen Druckwalzensystems;
und
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2 eine
stirnseitige Ansicht einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine mit einer zweiten Ausführung eines
erfindungsgemäßen Druckwalzensystems.
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In
den 1 und 2 ist in jeweils stirnseitiger
Ansicht eine Doppeltragwalzen-Wickelmaschine 1 zum
Aufwickeln einer durch einen Längsschnitt unterteilten
Materialbahn 2 auf eine Wickelhülse 3 zu einer Wickelrolle 4 dargestellt.
Die Wickelrolle 4 kann während des Betriebs in jeweils
einem stirnseitig angeordneten und wirkenden und nicht explizit
dargestellten Führungskopf
in vertikaler Richtung geführt sein.
Es ist auch möglich,
gleichzeitig mehrere, entlang einer Linie angeordnete Wickelrollen 4 in
der Doppeltragwalzen-Wickelmaschine 1 zu wickeln.
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Bei
der Materialbahn 2 kann es sich beispielsweise um eine
Papierbahn handeln, die zu einer Papierbahnrolle aufgewickelt wird.
Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Materialbahnen, die ebenfalls
zu Wickelrollen aufgewickelt und auf ähnliche Weise gehandhabt werden
müssen,
wie beispielsweise Bahnen aus Karton, Kunststoff- oder Metallfolie,
entsprechend anwendbar.
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Die
Wickelrolle 4 liegt zumindest während des Aufwickelvorgangs
in einem von zwei Tragwalzen 5, 6 gebildeten Wickelbett 7.
Es versteht sich, dass anstelle einer einzigen Wickelrolle 4 eine
Mehrzahl von in axialer Richtung nebeneinander liegenden Wickelrollen 4 in
dem Wickelbett 7 aufgewickelt werden können.
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Weiterhin
ist ein auf die Wickelrolle 4 wirkendes Druckwalzensystem 8 vorgesehen,
das eine horizontal verlaufende und zumindest vertikal verlagerbare
Traverse 9 aufweist, an der wenigstens eine Druckwalze 10 mit
einer zu der Traverse 9 parallelen Achse 11 angeordnet
ist. Die Befestigung der Druckwalze 10 kann beispielsweise über Lagereinheiten 12 erfolgen.
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Die
Traverse 9 besteht bevorzugt ganz oder teilweise aus Stahl,
aus Aluminium oder aus einem durch einen Glas- oder Kohlefaserverbund
verstärkten
hochtragfähigen
Kunststoff und weist einschließlich
der an ihr angeordneten Aggregate in günstiger Weise ein Gewicht von
weniger als 600 kg/m, insbesondere von weniger als 550 kg/m, bezogen
auf ihre Länge,
auf. Zudem kann sie in nicht dargestellter Ausführung die Form eines Doppel-T-Trägers aufweisen.
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Ferner
ist die Traverse 9 mittels eines zwei Schwenkhebel 14 aufweisenden
Schwenkhebelpaares 13 an einem stationären Bauteil 15, insbesondere einem
Grundkörper 16 der
Doppeltragwalzen-Wickelmaschine 1 schwenkbar gelagert.
In alternativer Ausführung
könnte
die Traverse 9 auch zusätzlich oder
alleinig linear verlagerbar sein. Anzumerken ist noch, dass auch
die beiden Tragwalzen 5, 6 an dem stationären Bauteil 15 in
bekannter Weise gelagert sind.
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An
der jeweiligen in den 1 und 2 dargestellten
Doppeltragwalzen-Wickelmaschine 1 ist überdies
eine vorzugsweise gesteuerte/geregelte elektromechanische Antriebseinheit 17 zur
zumindest vertikalen Verlagerung V (Doppelpfeil) der wenigstens
eine Druckwalze 10 aufweisenden Traverse 9 vorgesehen.
Die elektromechanische Antriebseinheit 17 wirkt dabei mittelbar über die
Schwenkhebel 14 des Schwenkhebelpaars 13 auf die
Traverse 9. In alternativer Ausführung kann die elektromechanische
Antriebseinheit 17 auch unmittelbar, also direkt auf die
Traverse 9 wirken.
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In
den dargestellten Ausführungen
wirkt jeweils eine elektromechanische Antriebseinheit 17 endseitig,
also insgesamt beidseitig an der die wenigstens eine Druckwalze 10 aufweisenden
Traverse 9.
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In
der Ausführung
der 1 umfasst die elektromechanische Antriebseinheit 17 einen
vorzugsweise steuer-/regelbaren Elektromotor 18 und wenigstens
ein Spindelgetriebe 19, das eine von dem an dem stationären Bauteil 15,
insbesondere dem Grundkörper 16 der
Doppeltragwalzen-Wickelmaschine 1 angeordneten Elektromotor 18 beaufschlagte
Spindelstange 20 und eine an der Traverse 9 mittelbar
angebrachte Spindelmutter 21 aufweist. Sowohl der Elektromotor 18 als
auch die beispielsweise an dem Schwenkhebel 14 angebrachte
Spindelmutter 21 sind aufgrund sich während des Betriebs ändernder
Geometrien drehbar angeordnet.
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Hingegen
umfasst die elektromechanische Antriebseinheit 17 in der
Ausführung
der 2 eine vorzugsweise steuer-/regelbare Linearantriebseinheit 22,
insbesondere einen vorzugsweise steuer-/regelbaren und mittels mindestens
einer Linearführung 24 geführten Linearmotor 23 umfasst.
Der Linearmotor 23 ist mittelbar an der Traverse 9 und
die Linearführung 24 an
dem stationären
Bauteil 15, insbesondere dem Grundkörper 16 der Doppeltragwalzen-Wickelmaschine 1 angeordnet.
Der Linearmotor 23 ist beispielsweise an dem Schwenkhebel 14 angebracht.
Selbstverständlich
können
die Bauteile 23, 24 auch in umgekehrter Weise
angeordnet sein. Sowohl die Linearführung 24 als auch
der Linearmotor 23 sind aufgrund sich während des Betriebs ändernder Geometrien
drehbar angeordnet.
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In
der jeweiligen Ausführung
der 1 und 2 ist weiterhin ein vorzugsweise
lineares, an der elektromechanischen Antriebseinheit 17 angeordnetes
und lediglich angedeutetes Messsystem 25 vorgesehen. Da
ein derartiges Messsystem 25 samt optionalem Regelsystem
dem Fachmann bekannt ist, wird von einer detaillierten Darstellung
und Beschreibung an dieser Stelle abgesehen.
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Für den Fachmann
ist es selbstverständlich, dass
die jeweilige in den 1 und 2 dargestellte
elektromechanische Antriebseinheit 17 auch noch anderweitig
ausgeführt
sein kann. So kann sie beispielsweise wenigstens einen vorzugsweise
steuer-/regelbaren Elektromotor und wenigstens ein Riemengetriebe
umfassen, wobei das Riemengetriebe bevorzugt einen Flachriemen,
einen Keilriemen, einen Zahnriemen, einen Keilflach-/Zahnflachriemen, einen
Rundriemen oder dergleichen aufweist.
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Zusammenfassend
ist festzuhalten, dass durch die Erfindung eine Doppeltragwalzen-Wickelmaschine
der eingangs genannten Art derart weitergebildet wird, dass die
genannten Nachteile des Stands der Technik merklich verringert,
vorzugsweise sogar vollständig
vermieden werden. Insbesondere wird auch die maximale Verfahrgeschwindigkeit der
Traverse erhöht.
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- 1
- Doppeltragwalzen-Wickelmaschine
- 2
- Materialbahn
- 3
- Wickelhülse
- 4
- Wickelrolle
- 5
- Tragwalze
- 6
- Tragwalze
- 7
- Wickelbett
- 8
- Druckwalzensystem
- 9
- Traverse
- 10
- Druckwalze
- 11
- Achse
- 12
- Lagereinheit
- 13
- Schwenkhebelpaar
- 14
- Schwenkhebel
- 15
- Stationäres Bauteil
- 16
- Grundkörper
- 17
- Elektromechanische
Antriebseinheit
- 18
- Elektromotor
- 19
- Spindelgetriebe
- 20
- Spindelstange
- 21
- Spindelmutter
- 22
- Linearantriebseinheit
- 23
- Linearmotor
- 24
- Linearführung
- 25
- Messsystem
- V
- Verlagerung
(Doppelpfeil)