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Die
Erfindung betrifft eine Wickelmaschine zum Aufwickeln von aus einer
Materialbahn erzeugten Teilmaterialbahnen, insbesondere Papier-
oder Kartonbahnen, auf jeweils eine Wickelhülse zu einer jeweiligen Wickelrolle,
an denen beim Wickeln eine Anpresstrommel anliegt, wobei der Anpresstrommel eine
Einrichtung zur Erzeugung der Teilmaterialbahnen in Laufrichtung
der Materialbahn vorgeschaltet ist.
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Eine
derartige Wickelmaschine zum Aufwickeln von aus einer Materialbahn
erzeugten Teilmaterialbahnen am Ende einer Produktionslinie ist
beispielsweise aus den beiden Druckschriften
EP 0 828 677 B1 und
EP 0 943 569 B1 bekannt.
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Eine
bekannte Wickelmaschine zum Aufwickeln einer maschinenbreiten Materialbahn,
wie sie beispielsweise aus der Druckschrift WO 98/52858 A1 bekannt
ist, umfasst eine Anpresstrommel, an der die Wickelrolle anliegt
und somit mit der Anpresstrommel einen Wickelspalt, den so genannten
Nip, bildet. Der Wickel wird auf einen festen Kern, den Tambour,
aufgewickelt und entsprechend der Durchmesserzunahme meist Druck
geregelt von der Anpresstrommel weggeführt.
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Zum
Wechseln der maschinenbreiten Materialbahn auf einen neuen Tambour
wird oberhalb des ersten Wickelspalts ein neuer Tambour an die Anpresstrommel
angelegt und durch Freigabe der Bahnspannung bzw. einer Bandumschlingung
wird die Materialbahn gezwungen, sich auf den neuen Tambour aufzuwickeln.
Der fertig gewickelte Tambour kann zu einer Längsschneideinrichtung wegtransportiert werden,
während
der neu entstehende Wickel in die vorzugsweise horizontale Hauptwickelposition
abgesenkt wird. Auf diese Weise ist ein ununterbrochenes Aufwickeln
der maschinenbreiten Materialbahn möglich.
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Die
Nutzung einer vorgeschalteten Einrichtung zur Erzeugung von Teilmaterialbahnen
im Bereich der Wickelmaschine erbringt nun den Nachteil eines merklich
erschwerten Rollenwechsels aufgrund der notwendigen Überführung von
mehreren Bahnanfängen
auf die Wickelhülsen.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Wickelmaschine der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, dass ein Rollenwechsel deutlich schneller,
prozesssicherer und universeller vollzogen werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Wickelmaschine der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Wickelhülsen
jeweils mit mehreren Perforationen in ihren Hülsenkörpern versehen sind und dass
die Wickelhülsen
auf eine zumindest zeitweise besaugbare und perforierte Expansionswickelwelle
derart aufbringbar, vorzugsweise aufschiebbar sind, dass mehrere,
vorzugsweise alle Perforationen der Wickelhülsen mit den Perforationen
der Expansionswickelwelle zumindest teilweise, vorzugsweise überwiegend,
insbesondere vollständig
in Überlappung
bringbar sind.
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Die
erfindungsgemäße Aufgabe
wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
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Durch
die Innenbesaugung der Wickelhülsen wird
der Vorteil erreicht, dass die Bahnanfänge der Teilmaterialbahnen
sicher aufgenommen und ausreichend fixiert werden. Somit kann der
Rollenwechsel bei merklich reduzierten Wechselzeiten insgesamt prozesssicherer
vollzogen werden. Zudem wird der Ausschuss während des Rollenwechsels verringert und
eine Möglichkeit
für die
Beibehaltung bekannter und bewährter
Wickelkonzepte bei insgesamt besseren Wickelqualitäten geschaffen.
Auch kann der Rollenwechsel ohne Eingriff der Bedienmannschaft vollautomatisch
von statten gehen, also bedienerfreundlich ausgestaltet werden.
Und schließlich
können
von vornherein auch Einzelbahnen kontinuierlich aufgewickelt werden,
wo bislang nur maschinenbreite Bahnen online handhabbar waren.
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In
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
klemmt die Expansionswickelwelle die auf sie aufgebrachten, vorzugsweise
aufgeschobenen Wickelhülsen
zumindest während
der Anwickelphase mittels wenigstens einer mechanischen, pneumatischen
oder hydraulischen Expansionseinrichtung. Die damit erreichte Verdrehsicherung
gewährleistet unter
anderem ein wirksames anfängliches
Aufwickeln der Bahnanfänge
der Teilmaterialbahnen.
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Ferner
kann die Expansionswickelwelle zumindest während der Anwickelphase der
Teilmaterialbahnen auf die Wickelhülsen mittels wenigstens einer
vorzugsweise steuer-/regelbaren und vorzugsweise kuppelbaren Unterdruckeinrichtung
besaugbar sein. Auch hiermit wird unter anderem ein wirksames anfängliches
Aufwickeln der Bahnanfänge
der Teilmaterialbahnen sichergestellt. Ein mögliches An- und Abkuppeln der
Unterdruckeinrichtung während
der Hauptwickelphase begünstig
einen reduzierten Energiebedarf bei gleichzeitig höherer Standzeiten
und Lebensdauern von etwaigen Verschleißteilen des die Unterdruckeinrichtung
umfassenden Systems.
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In
Abhängigkeit
von der Geometrie der Bahnanfänge
der Teilmaterialbahnen können
die Perforationen der Wickelhülsen
und/oder die Perforationen der Expansionswickelwelle achsparallel, spiralförmig oder
beliebig ausgerichtet und/oder entlang mindestens einer Linie, in
mindestens einem Bereich oder beliebig angeordnet sein. Ferner können die
Perforationen der Wickelhülsen
und/oder die Perforationen der Expansionswickelwelle runde, ovale oder
polygone Querschnittskonturen aufweisen. Somit wird die Möglichkeit
geschaffen, auf jede mögliche
Geometrie der Bahnanfänge
der Teilmaterialbahnen optimale Aufnahme- und Fixierungsgeometrien anbieten
zu können.
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Damit
die Bahnanfänge
der Teilmaterialbahnen sicher und schonend hergestellt werden können, ist
in die Anpresstrommel bevorzugt eine bahnbreite Perforations- bzw. Trenneinheit
integriert, die ansteuerbar ist und deren Mittel im aktivierten
Zustand wenigstens eine Perforationslinie auf der Oberfläche der Anpresstrommel
erzeugen. Überdies
sind die Mittel der Perforations- bzw. Trenneinheit im nicht aktivierten
Zustand in bevorzugter Ausführung
unter die Oberfläche
der Anpresstrommel absenkbar, so dass sie während der Hauptwickelphase
keinerlei Wirkungen und Einflüsse
ausüben.
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Die
Mittel der Perforations- bzw. Trenneinheit umfassen in günstiger
Ausführung
eine Vielzahl von Perforationszähnen,
die vorzugsweise derart ausgestaltet sind, dass sie die aufzuwickelnden
Teilmaterialbahnen währen
der Perforierung in die Oberflächen der
Wickelhülsen
einkerben und perforieren. So wird die Überführung der Bahnanfänge der
Teilmaterialbahnen auf die Wickelhülsen merklich begünstigt.
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Weiterhin
umfasst die Einrichtung zur Erzeugung der Teilmaterialbahnen eine
bekannte und vielfach bewährte
Längsschneideinrichtung.
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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
schematische Seitenansicht einer Wickelmaschine gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung;
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2 einen
schematischen Längsschnitt durch
eine Expansionswickelwelle samt aufgebrachter Wickelhülsen;
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3 einen
schematischen Querschnitt durch eine Anpresstrommel gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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4.1 bis 4.4 verschiedene
schematische Ansichten eines erfindungsgemäßen Perforier- und Kerbmessers;
und
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5.1 bis 5.3 verschiedene
Phasen des erfindungsgemäßen Wickelprozesses
in schematischen Darstellungen.
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Die 1 zeigt
eine schematische Seitenansicht einer Wickelmaschine 1 zum
Aufwickeln von aus einer Materialbahn 2 erzeugten Teilmaterialbahnen 3 auf
jeweils eine Wickelhülse 4 zu
einer jeweiligen Wickelrolle 5, an denen beim Wickeln eine
Anpresstrommel 6 anliegt.
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Bei
der aufzuwickelnden Materialbahn 2 kann es sich insbesondere
um eine Papier- oder Kartonbahn handeln. Jedoch können auch
weitere Materialbahnen, wie beispielsweise Metall- oder Kunststofffolien,
aufgewickelt werden.
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Der
Anpresstrommel 6 der Wickelmaschine 1 ist eine
lediglich angedeutete Einrichtung 7 zur formatierten Erzeugung
der Teilmaterialbahnen 3 in Laufrichtung L (Pfeil) der
Materialbahn 2 vorgeschaltet. Diese Einrichtung 7 umfasst
eine Längsschneideinrichtung
bekannter Bauart und bekannter Funktionsweise.
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Es
ist ferner ein Tamboureinlegearm 8 vorgesehen, der eine
mit Wickelhülsen 4 bestückte, zumindest
zeitweise besaugbare und perforierte Expansionswickelwelle 9 in
einen Primärroller 10 einbringt. Die
Wickelhülsen 4 werden
zuvor auf die Expansionswickelwelle 9 aufgeschoben und
somit nach der Expansion festgeklemmt. Die Wickelhülsen 4 sind
jeweils mit mehreren Perforationen 13 in ihren Hülsenkörpern 12 versehen.
Die Wickelhülsen 4 sind
auf die Expansionswickelwelle 9 derart aufbringbar, vorzugsweise
aufschiebbar, dass mehrere, vorzugsweise alle Perforationen 13 der
Wickelhülsen 4 mit
den Perforationen 11 der Expansionswickelwelle 9 zumindest
teilweise, vorzugsweise überwiegend,
insbesondere vollständig
in Überlappung
bringbar sind (vgl. 2).
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Die
Expansionswickelwelle 9 klemmt die auf sie aufgebrachten,
vorzugsweise aufgeschobenen Wickelhülsen 4 zumindest während der
Anwickelphase mittels wenigstens einer mechanischen, pneumatischen
oder hydraulischen Expansionseinrichtung 14.
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Der
Primärroller 10 bringt
durch eine Schwenkbewegung die Wickelhülsen 4 in Kontakt
mit der Anpresstrommel 6 und den Teilmaterialbahnen 3. Sowohl
die Expansionswickelwelle 9 als auch die Anpresstrommel 6 verfügen über Saugleitungen 15, 16 mit
Drehkupplungen 17, Druckregelung 18 und einer gemeinsamen
Absaugung (Unterdruckeinrichtung) 19. Die jeweilige Drehkupplung 17 ist
mit der gemeinsamen Absaugung 19 flexibel verbunden und
kann an die jeweilige Achse der Anpresstrommel 6 und der Expansionswickelwelle 9 an-
bzw. abgekuppelt werden.
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In
die Anpresstrommel 6 ist eine bahnbreite Perforations-
bzw. Trenneinheit 20 integriert, die ansteuerbar ist und
deren Mittel 21 im aktivierten Zustand wenigstens eine
nicht dargestellte Perforationslinie auf der Oberfläche 22 der
Anpresstrommel 6 erzeugen. Die Mittel 21 der Perforations-
bzw. Trenneinheit 20 sind im nicht aktivierten Zustand
unter die Oberfläche 22 der
Anpresstrommel 6 absenkbar.
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Weiterhin
kann auch auf der Oberfläche 22 der
Anpresstrommel 6, insbesondere in Laufrichtung L (Pfeil)
der Materialbahn 2 nach der Perforations- bzw. Trenneinheit 20 ein
vorzugsweise besonders hoher Unterdruck erzeugt werden, um die Teilmaterialbahnen 3 geregelt
auf ihr zu fixieren und zu trennen. Die Anpresstrommel 6 ist
im Umfang genutet oder glatt und bei Bedarf beschichtet, um gegebenenfalls
die Wickelqualität
beeinflussen zu können.
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Nach
dem Rollenwechsel werden die Wickelhülsen 4 in den Hauptroller 23 abgesenkt.
Die Abfahrbewegung des Hauptrollers 23 kann Nipdruck geregelt
oder als Freiwickler ausgeführt
werden. Unter dem Hauptroller 23 ist ein dem Fachmann bekanntes
und verfahrbares Tragrollenpaar 24 angeordnet. Dieses kann
angetrieben sein und es lassen sich bei Bedarf große Rollendurchmesser ähnlich eines
normalen Tragwalzenrollers realisieren. Der Hauptroller 23 übergibt im
Lauf der Aufwicklung die Traglast gesteuert und geregelt an den
Tragwalzenroller.
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Nach
Beendigung des Wickelvorgangs werden außerhalb der Wickelmaschine 1 die
Expansionsachsen 9 aus den fertig gewickelten Wickelrollen 5 herausgezogen
und mit neuen Wickelhülsen 4 bestückt. Die
fertig gewickelten Wickelrollen 5 können anschließend in
bekannter Weise verpackt werden.
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Die 2 zeigt
einen schematischen Längsschnitt
durch eine Expansionswickelwelle 9 samt aufgebrachter Wickelhülsen 4.
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Die
Expansionswickelwelle 9 verfügt über mehrere, von einer nicht
näher dargestellten
Expansionseinrichtung 14 beaufschlagte Expansionsbereiche 18,
die radial wirkend ausgebildet sind. Ebenso ist die radiale Perforation 13 in
den Wickelhülsen 4 und
der Expansionswickelwelle 9 ersichtlich dargestellt. Eine
mögliche
Abdichtung für
die Unterdruckbereiche ist nicht hervorgehoben. Zur Verdeutlichung des
Funktionsprinzips ist eine Absaugung 19 mit Drehkupplung 19.2,
Saugleitung 16 und Absaugventilator (Unterdruckeinrichtung) 19.1 dargestellt.
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Weiterhin
klemmt die Expansionswickelwelle 9 die auf sie aufgebrachten,
vorzugsweise aufgeschobenen Wickelhülsen 4 zumindest während der Anwickelphase
mittels wenigstens der mechanischen, pneumatischen oder hydraulischen
Expansionseinrichtung 14.
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Ferner
sind die Wickelhülsen 4 derart
auf die Expansionswickelwelle 9 aufbringbar, vorzugsweise aufschiebbar,
dass mehrere, vorzugsweise alle Perforationen 13 der Wickelhülsen 4 mit
den Perforationen 11 der Expansionswickelwelle 9 zumindest
teilweise, vorzugsweise überwiegend,
insbesondere vollständig
in Überlappung
bringbar sind. Die Perforationen 13 der Wickelhülsen 4 und/oder
die Perforationen 11 der Expansionswickelwelle 9 sind
im Allgemeinen achsparallel, spiralförmig oder beliebig ausgerichtet.
Weiterhin sind sie entlang mindestens einer Linie, in mindestens
einem Bereich oder beliebig angeordnet und/oder weisen eine runde,
ovale oder polygone Querschnittskontur auf.
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Die 3 zeigt
einen schematischen Querschnitt durch eine Anpresstrommel 6 gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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In
die Anpresstrommel 6 ist eine bahnbreite, vorzugsweise
pneumatisch betätigbare
Perforations- bzw. Trenneinheit 20 integriert, die ansteuerbar
ist und deren Mittel 21 im aktivierten Zustand wenigstens
eine Perforationslinie 25 auf der Oberfläche 22 der
Anpresstrommel 6 erzeugen. Die Mittel 21 der Perforations- bzw. Trenneinheit 20 sind
im nicht aktivierten Zustand unter die Oberfläche 22 der Anpresstrommel 6 absenkbar
und sie umfassen bevorzugt Perforier- und Kerbmesser 26.
Die Bewegung der Perforations- bzw. Trenneinheit 20 ist
mittels eines Doppelpfeils angedeutet.
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Die 4.1 bis 4.4 zeigen
verschiedene schematische Ansichten eines erfindungsgemäßen Perforier-
und Kerbmessers 26 der Perforations- bzw. Trenneinheit 20 in
einer Seitenansicht (4.1), einer Längsansicht
(4.2), einer Draufsicht (4.3)
und einer teilweisen Schnittdarstellung (4.4).
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Das
Perforier- und Kerbmesser 26 weist gemäß den Darstellungen der 4.1 und 4.2 mehrere
Messeranteile 27 mit Perforationskerben und mehrere Kerbstifte 28 auf.
Die Messeranteile 27 mit Perforationskerben und die Kerbstifte 28 sind
gemäß der Darstellung
der 4.3 entlang einer jeweiligen
Linie L27, L28 beabstandet und benachbart zueinander angeordnet.
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Die 4.4 zeigt einen Teil der Materialbahn 2 während ihrer
Durchtrennung durch die Perforier- und Kerbmessers 26 der
angedeuteten Perforations- bzw. Trenneinheit 20. Die Materialbahn 2 wird
im Zuge ihrer Durchtrennung in einer Kerbe 29 der Wickelhülse 4 fixiert.
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Die 5.1 bis 5.3 zeigen
verschiedene Phasen des erfindungsgemäßen Wickelprozesses in schematischen
Darstellungen.
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Die
Darstellung der 5.1 zeigt das Auflegen der Expansionswickelwelle 9 auf
die Anpresstrommel, wohingegen die Darstellung der 5.2 das Perforieren der Teilmaterialbahnen 3 der
Materialbahn 2, das Kerben der Wickelhülsen 4 und das anschließende Trennen
der Teilmaterialbahnen 3 der Materialbahn 2 veranschaulicht.
Dabei werden Neuanfänge
von der Expansionswickelwelle 9 mitgenommen, während die
Bahnenden 30 auf die vollen Fertigrollen aufgewickelt werden.
Wichtig sind insbesondere die jeweils herrschenden Druckverhältnisse
p2, p9 in der Anpresstrommel 2 und in der Expansionswickelwelle 9,
die in den 5.1 und 5.2 hoch sind.
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In
der 5.2 ist zudem noch die von dem Mittel 21 abgetrennte
Materialbahn 30 dargestellt. Und in der 5.3 hat der normale Wickelprozess für die Teilmaterialbahnen 3 der
Materialbahn 2 bereits wieder begonnen.
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Die
Funktionsweise der erfindungsgemäßen Wickelmaschine 1 kann
unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beispielsweise
wie folgt beschrieben werden:
Beim Einziehen der Materialbahn 2 wird
die Materialbahn 2 kurze Zeit ungeschnitten auf die Expansionswickelwelle 9 aufgewickelt
und dann werden die Längsmesser
der Einrichtung 7 in den Schnitt gefahren. Daraufhin wird
eine neue Expansionswickelwelle 9 mit den entsprechenden
Wickelhülsen 4 eingewechselt.
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Zum
Wechselzeitpunkt wird ein Unterdruck in der Andrückwalze und der Expansionswickelwelle 9 erzeugt
und die Materialbahn 2 an die Oberfläche der Anpresstrommel 6 in
unterschiedlicher Stärke
abgesaugt, um den Trennvorgang zu unterstützen. Der Unterdruck ist jedoch
an der Expansionswickelwelle 9 höher um hier die Anlage zu bevorzugen,
ohne dass die Materialbahn 2 zerreißt.
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Anschließend wird
der Bahnzug zwischen der Andrückwalze
und der Wickelrolle 5 erhöht und auch der Ansaugdruck
an der Oberfläche
der neuen Wickelrolle 5 wird weiter erhöht. Gleichzeitig wird die Perforations-
bzw. Trenneinheit 20 in der Andrückwalze aktiviert. Eine Perforierung
der Materialbahn 2 erfolgt schon vor dem Nip der neuen
Expansionswickelwelle 9 und die Trennung der Materialbahn 2 sollte
spätestens
im Nip erfolgen. Die abgetrennte Materialbahn 2 wird durch
den Luftdruckunterschied einerseits im Hauptroller 23 aufgewickelt
und andererseits wird das andere Ende auf der Oberfläche der
Wickelhülse 4 verbleiben
und eine neue Wickelrolle 5 bilden.
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Die
Zähne der
Perforationslinie sollten so ausgestaltet sein, dass das aufzuwickelnde
Bahnende in die Oberfläche
der Wickelhülse 4 eingekerbt wird.
Eine elastische Oberfläche
der Wickelhülse 4, wie
zum Beispiel Polyurethan, und eine Trägerhülse aus Metall wären für die Wickelqualität sicher
vorteilhaft, ebenso eine Wiederverwendbarkeit.
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Sollte
der erste Trennversuch misslingen, sind die äußeren Lagen der fertigen Wickelrolle 5 abzuschwarten.
Dies könnte
auch für
den Wickelkern der neuen Wickelrolle 5 gelten, wenn die
neue Materialbahn 2 nur teilweise überwechseln würde. Im schlechtesten
Fall müsste
eine neue Expansionswickelwelle 9 mit neuen Wickelhülsen 4 eingewechselt werden.
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Die
angewickelte Expansionswickelwelle 9 wird nun im Hauptroller 23 herausgefahren
und die Materialbahn 2 abgeschwartet und dem Produktionsprozess
wieder zugeführt.
Die neue Expansionswickelwelle 9 wird abgesenkt und im
Hauptroller 23 bis zum nächsten Wechsel weitergewickelt.
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Um
größere Wickelrollen 5 erzeugen
zu können,
ist unterhalb der Aufnahme des Hauptrollers 23 ein in horizontaler
und vertikaler Lage verfahrbares Tragrollenpaar 24 angeordnet,
um die Gewichtsbelastung der Expansionswickelwelle 9 zu
vermindern und eine Wickelhärteeinstellung
auch für
große
Rollendurchmesser einstellen zu können. Die Tragwalzen 6 können bei
Bedarf einen flexiblen Bezug erhalten, um die Wickelqualität weiter
zu steigern. Eine Einstellung der Wickelhärte ist zwischen Andrückwalze,
Hauptrolleraufnahme, den beiden Tragwalzen 6 und Führer- bzw.
Bedienseite unabhängig
einstell- und regelbar.
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Zusammenfassend
ist festzuhalten, dass durch die Erfindung eine Wickelmaschine der
eingangs genannten Art derart verbessert wird, dass ein Rollenwechsel
deutlich schneller, prozesssicherer und universeller vollzogen werden
kann.
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- 1
- Wickelmaschine
- 2
- Materialbahn
- 3
- Teilmaterialbahn
- 4
- Wickelhülse
- 5
- Wickelrolle
- 6
- Anpresstrommel
- 7
- Einrichtung
- 8
- Tamboureinlegearm
- 9
- Expansionswickelwelle
- 10
- Primärroller
- 11
- Perforation
- 12
- Hülsenkörper
- 13
- Perforation
- 14
- Expansionseinrichtung
- 15
- Saugleitung
- 16
- Saugleitung
- 17
- Drehkupplung
- 18
- Druckregelung
- 19
- Absaugung
- 19.1
- Absaugventilator
- 19.2
- Drehkupplung
- 20
- Perforations-
bzw. Trenneinheit
- 21
- Mittel
- 22
- Oberfläche
- 23
- Hauptroller
- 24
- Tragrollenpaar
- 25
- Perforationslinie
- 26
- Perforier-
und Kerbmesser
- 27
- Messeranteil
- 28
- Kerbstift
- 30
- Bahnende
- L
- Laufrichtung
(Pfeil)
- L27
- Linie
- L28
- Linie
- p2
- Druckverhältnis
- p9
- Druckverhältnis