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Gegenstand
der Erfindung ist eine Wickelvorrichtung für eine Faserbahn nach Anspruch
1, wie zum Beispiel eine Aufrollvorrichtung für eine Papier- oder Kartonbahn.
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In
Herstellungslinien werden nach dem Stand der Technik bekanntermaßen verschiedene Wickelvorrichtungen
für eine
Faserbahn verwendet. Eine mit Faserbahnmaschinen, wie zum Beispiel
Papier- und Kartonmaschinen, herzustellende vollbreite Bahn wird
mit Maschinenwicklern zu einer Maschinenrolle gewickelt. Nach dem
Stand der Technik sind Maschinenwickler für eine Papier- oder Kartonbahn bekanntlich
allgemein an das Ende der Herstellungslinie einer Papier- oder Kartonbahn
posi tioniert und mit diesen wird die hergestellte Papierbahn um
die Wickelachse bzw. um die so genannte Tambourwalze zu einer Maschinenrolle
gewickelt. Danach folgen oft Online- oder Offline-Nachbearbeitungsvorrichtungen,
mit denen aus der Papier- oder Kartonbahn dem Bedarf eines Kunden
entsprechende Kundenrollen hergestellt werden. Mit Abrollern werden
die mit Maschinenwicklern gewickelten Maschinenrollen für die Nachbearbeitung
der Bahn abgewickelt, wobei die mit einem Abroller abgewickelte
Faserbahn zu einer Nachbearbeitungsvorrichtung geleitet wird, zum
Beispiel zu einem Rollenschneider, mit dem die Bahn in Teilbahnen
geschnitten und mit einem nach dem Rollenschneider gelegenen Aufroller
zu einer Kundenbahn gewickelt wird.
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Nach
dem Stand der Technik ist bekanntlich die Bewegung eines Abstecheisens
für die
im Zusammenhang mit einer Aufrollvorrichtung zu verwendende Bahn
bei verschiedenen Anwendungen als pneumatisches Hochgeschwindigkeitseisen
ausgeführt.
Eine bekannte Anordnung dieses Typs ist in der
US-Patentveröffentlichung 6293175 beschrieben. Außerdem sind
Anwendungen bekannt, bei denen die Bewegung eines durchtrennenden
Wasserstrahls oder dergleichen mit der Verwendung eines Servomotors
und linearen Leitbalkens verwirklicht wurde, wobei das Durchtrennen
mit den Düsen
einer Wassertrennvorrichtung erfolgte. Eine mit solchen Anwendungen
verbundene bekannte Anordnung ist in der
US-Patentveröffentlichung
5360179 dargestellt. Bei be kannten Anwendungen nach dem
Stand der Technik wurden Probleme jedoch dadurch verursacht, dass
die Bewegung ungleich erfolgte, so dass die Haltbarkeit des Abstecheisens
schlecht war. Andererseits hat sich auch die Konstruktion als kompliziert
und teuer erwiesen.
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Im
Zusammenhang mit der Zusammenführung
von Abrollern wird beim Zusammenführen eine schnelle Zusammenführungsbewegung
benötigt, welche
die Zusammenführungswalze
in die Zusammenführungsstation
und wieder von dieser weg bewegt. Eine schnelle Zusammenführungsbewegung muss
zudem auch gut kontrollierbar sein, damit zwischen der Zusammenführungswalze
und der Maschinenrolle kein Springen hervorgerufen wird. Außerdem muss
im Zusammenhang mit der Zusammenführung das Liniendruckniveau
für die
Zusammenführungswalze
ausreichend sein, in etwa 4–10
kN/m. Vom Stand der Technik sind Anordnungen bekannt, bei denen
das Zusammenführungswerk
mit Luftbalken und Stoßdämpfern ausgeführt wurde,
sowie Anordnungen, bei denen die Umsetzung auf der Verwendung eines
Hydraulikzylinders und von Stoßdämpfern beruhte.
Mit diesen bekannten Anordnungen wurde jedoch keine vollständig zufrieden
stellende Zusammenführungsanordnung
für einen
Abroller erzielt, da die Bewegung der Zusammenführungswalze zu langsam und
unbestimmt ist und da außerdem
das Fehlen einer Dämpfung
ein Springen verursachen kann. Hinsichtlich des mit der Zusammenführung von
Abrollern verbundenen Standes der Technik kann zum Beispiel auf
die
WO-Patentveröffentlichung 2004/080868 verwiesen
werden.
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Ein
Problem im Zusammenhang mit Abrollern bestand auch darin, eine geeignete
Anordnung zur Umsetzung der Abstecheisenbewegung zu finden. Die
Bewegung des Abstecheisens muss schnell und kontrolliert erfolgen
sowie zu stoppen sein. Bei bekannten Anwendungen nach dem Stand
der Technik ist dies mit Druckluftzylindern und Stoßdämpfern verwirklicht.
Die Lösung
war nicht vollkommen zufrieden stellend, da wegen der Länge des
Abstecheisens und der Anzahl der Druckluftzylinder der Start des Abstecheisens
unbestimmt erfolgte und die gleichzeitige und gleiche Funktionswiederholung
von mehreren Stoßdämpfern nicht
kontrollierbar war.
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Zweck
der Erfindung ist es, eine Wickelvorrichtung für eine Faserbahn zu erhalten,
wie zum Beispiel für
eine Papier- oder Kartonbahn, bei dem die vorstehend beschriebenen
und später
vorkommenden Probleme und Missstände
eliminiert oder zumindest minimiert sind.
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Die
Verwendung eines Linearmotors als Bewegungsmechanismus ist vom Stand
der Technik an sich bekannt. Auf der Verwendung eines Linearmotors
beruhende Anwendungen sind zum Beispiel im Zusammenhang mit Aufzügen und
Robotik bekannt. Ein Linearmotor ist ein Elektromotor, bei dem die
drehenden Bewegung in eine gradlinige Bewegung umgewandelt wurde,
zum Beispiel mittels Über tragung eines
auf einer runden Zugstange sich auf eigene Schienen stützenden
Schlittens. Das Steuern der Zugkraft bei Linearmotoren erfolgt schnell,
da für
das Steuern der Bewegung keine mechanischen Komponenten benötigt werden.
Außerdem
ist die Technik einfach und der Platzbedarf gering.
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Zweck
der Erfindung ist es auch, zur Intensivierung des Aufrollens und
Vereinfachung der Aufrollerkonstruktion im Zusammenhang mit Aufrollern neue
Lösungen
zu erhalten.
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Hinsichtlich
des mit der Erfindung verbundenen Standes der Technik kann auf das
DE-Nutzungsmodell 29903155 verwiesen werden, in welchem die Verwendung
eines Linearmotors zum Bewegen einer Abstecheisenwechselvorrichtung
beschrieben ist.
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Um
die vorstehend dargestellten und später angeführten Zwecke zu erreichen,
ist für
eine Wickelvorrichtung nach der Erfindung hauptsächlich charakteristisch, was
im Kennzeichnungsteil des Schutzanspruchs 1 dargestellt ist.
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Bei
der Erfindung hat man verstanden, die an sich bekannte Linearmotortechnik
in einer neuen Art und Weise für
eine neue Anwendungsumgebung zu nutzen. Ein Linearmotor ist ein
zur Umsetzung linearer Bewegung geeigneter Stellantrieb, bei dem
die Technik von Servomoto ren genutzt wird. In gewisser Weise ist
ein Linearmotor ein freigelegter Servomotor, der eine Ortsmessung
und eine Steuereinheit umfasst. Durch Verwendung von Linearmotoren
werden mehrere Vorteile erzielt. Eine Positionierung erfolgt exakt,
leicht erzielbar ist sogar eine Genauigkeit unter einem Mikrometer.
Der Höchstgeschwindigkeitsbereich
liegt bei über
12 m/s und der maximale Beschleunigungsbereich liegt bei über 100
m/s2. Außerdem wird mit Linearmotoren
ein gutes maximales Kraftniveau erreicht, etwa 22 kN/Motor, und
bei Bedarf können
höhere
Kräfte
durch Vervielfachung der Kraft erzielt werden, indem mehrere Motoren
verkettet oder parallel gekuppelt werden. Linearmotoren haben keine
verschleißenden
mechanischen Teile, so dass sie wartungsfrei sind; außerdem ist
ihre Konstruktion einfach, wodurch die Anzahl der benötigten Komponente
gering ist. Außerdem
besitzen sie eine gute Stoßfestigkeit.
Vom besonderen Nutzen bei der Verwendung von Linearmotoren ist das
Erzielen einer ausgezeichneten Bewegungskontrolle bei hohen Geschwindigkeiten
und Beschleunigungen/Verzögerungen
sowie einer genauen Positionierung.
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Nach
der Erfindung werden Linearmotoren in Verbindung mit Wickel- bzw.
Aufrollvorrichtungen für eine
Faserbahnmaschine, wie zum Beispiel eine Papier- und Kartonmaschine,
als Stellantriebe verwendet. Als vorteilhafte Anwendungen können Anwendungen
genannt werden, bei denen eine Walzenspaltbelastung mit einem Stellan trieb
in der Aufrollvorrichtung, z. B. einem Wickelzylinder oder einer Bahnrolle
erzielt wird, da der Kraftbereich von Linearmotoren für diesen
Zweck gut geeignet ist. Außerdem
sind Anwendungen vorteilhaft, bei denen mit dem Stellantrieb eine
Wendebewegung entweder linear oder mit einer Bogenführung wendend
erzielt wird. Außerdem
eignet sich ein Linearmotor vorteilhaft als Stellantrieb im Zusammenhang
mit einer traversierenden Wassertrennvorrichtung oder einem Diagonalschneider.
Sehr vorteilhaft ist eine Anwendung, bei der der Linearmotor ein
Stellantrieb ist, mit dem die Bewegung für die Zusammenführungswalze eines
Abrollers erzielt wird. Weiterhin eignet sich ein Linearmotor als
Stellantrieb, mit dem die linearen Bewegungen für den Härteprofilmesser einer Rolle
erbracht werden. Auch unterschiedliche Anwendungen, bei denen die
Trennvorrichtungen in einer linearen Bewegung verschoben werden,
fallen in den Kreis der vorteilhaften Anwendungen der Erfindung. Ein
Linearmotor ist auch als ein die Konvektionsbewegung eines Lagers
für Wickelachsen
oder von Übertragungsschienen
bewirkender Stellantrieb vorteilhaft, desgleichen als Stellantrieb
für eine
Oszillationsbewegung zum Beispiel beim Bewegen von Wickelachsen
in Querrichtung der Maschine oder beim Bewegen einer Bahnleitwalze
oder von Wickelzylindern diagonal hinsichtlich der hauptsächlichen
Laufrichtung der Bahn. Nach der Erfindung ist ein Linearmotor auch
als Stellantrieb für
bewegliche Sensoren im Zusammenhang mit Aufrollvorrichtungen vorteilhaft.
In den Bereich der Erfindung gehören
somit Stellantriebsanwendungen im Zusammenhang mit Wickelvorrichtungen
für eine
Faserbahn, insbesondere im Zusammenhang mit Abrollern für Maschinenschneider,
Ausschneider und Rollenschneider.
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Nach
einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung bei der Verwendung eines
Linearmotors als Stellantrieb für
die Erzeugung der Bewegung einer Zusammenführungswalze für einen
Abroller wird ein Walzenspalt ohne Sprünge erzielt und daneben können Linearmotoren
synchronisiert werden, wodurch die Hubbewegung für das Zusammenführen eine
gerade ist. Außerdem
ist auch die Berücksichtigung
einer kegelförmigen
Rollenform beim Zusammenführen
möglich.
Auch das Ändern
von benötigten
Zusammenführungsparametern
nach der aufzurollenden Bahnsorte und der Aufwicklungsgeschwindigkeit ist
leicht erreichbar.
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Weiterhin
wird nach einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung mit der Verwendung
eines Linearmotors als Stellantrieb für die Bewegung des Abstecheisens
für einen
Abroller eine ausreichende Geschwindigkeit und gleichzeitig ein
kontrollierter Stopp sowie eine einfache, dauerhafte und wartungsfreie Konstruktion
und eine ausgezeichnete Kontrollierbarkeit erzielt.
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Außerdem ist
die Konstruktion nach einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung
durch die Verwendung eines Li nearmotors als Stellantrieb für die Bewegung
des Abstecheisens für
einen Aufroller (wickelzylindrische Bahnrolle) einfach und die Abstecheisen
sind dauerhaft, da die Bewegung sich sehr genau synchronisieren
lässt.
Zudem lässt
sich die Bewegung eines Abstecheisens bequem und zügig abstoppen,
wodurch die Haltbarkeit des Abstecheisens verbessert wird. Somit
reduzieren sich auch die Kosten. Auch ein mögliches Durchbiegen des Abstecheisens
bei einem langen Eisen beeinträchtigt die
Bewegung nicht und auch Schmutz verursacht keine Probleme.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der beigefügten Zeichnung detaillierter
erklärt;
es ist nicht Absicht, die Erfindung in irgendeiner Weise durch diese
eng zu beschränken.
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In 1 ist
schematisch eine Anwendung der Erfindung dargestellt, bei der der
Linearmotor als Stellantrieb zum Bewegen der Wickelachse eines Maschinenwicklers
sowie zum Bewegen eines Wickelzylinders und zur Oszillation von
verschiedenen Phasen eines Wickelvorgangs verwendet wird.
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In 2 ist
schematisch eine zweite Anwendung der Erfindung dargestellt, bei
der mit einem Linearmotor die linearen Bewegungen der Primär- und Sekundärstation
eines Maschinenwicklers bewirkt werden.
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In 3 ist
schematisch eine dritte Anwendung der Erfindung dargestellt, bei
der der Linearmotor als Stellantrieb für die Bewegung der Düsen für eine Wassertrennwechselvorrichtung
verwendet wird.
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In 4 ist
schematisch eine vierte Anwendung der Erfindung dargestellt, bei
der der Linearmotor als Stellantrieb für die Rückbewegung eines Wickelschlittens/-wagens
dient.
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In 5 ist
schematisch eine fünfte
Anwendung der Erfindung dargestellt, bei der der Linearmotor als
Stellantrieb für
die Behandlung von leeren Wickelachsen im Lager für Wickelachsen
sowie für
die Beförderung
dieser Wickelachsen zum Aufroller verwendet wird.
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In 6 ist
schematisch eine sechste Anwendung der Erfindung dargestellt, bei
der mit dem Linearmotor die Zusammenführungswalze für einen Abroller
bewegt wird.
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In 1 ist
schematisch eine Anwendung der Erfindung im Zusammenhang mit einem
Faserbahnwickler dargestellt. In der Wickelvorrichtung nach der
Fig. wird die Faserbahn W mit einem Wickelzylinder 10 um
die Wickelachse 21 zu einer Bahnrolle 20 gewickelt.
Beim Fortschreiten des Wickelns bewegt sich die Bahnrolle 20,
wie mit dem Pfeil S20 dargestellt ist. Als Stellantrieb für diese
Bewegungen wird ein Linearmotor nach der Erfindung verwendet. Während des
Wickelvor gangs wird auch der Wickelzylinder 10 mit dem
Stellantrieb bewegt, der ein Linearantrieb nach der Erfindung ist.
Der Wickelzylinder 10 bewegt sich, wie mit dem Pfeil S10 dargestellt
ist, in der Weise, dass dieser für
die Zeit des Wickelns mit der sich bildenden Bahnrolle 20 einen
Wickelwalzenspalt bildet. Wenn die zu wickelnde Bahnrolle 20 als
Bahnrolle 20' fertig
gewickelt ist, wird der Wickelzylinder hinsichtlich der mit dem
Pfeil S10 dargestellten Richtung in die entgegen gesetzte Richtung
zurück
bewegt. Während
des Wickelns kann auch der Wickelzylinder 10 hinsichtlich
der hauptsächlichen
Laufrichtung der Bahn in Querrichtung oszilliert werden, wodurch
sich die Enden des Wickelzylinders in eine andere Richtung bewegen. Nach
der Erfindung wird auch diese Bewegung unter Verwendung des Linearmotors
als Stellantrieb ausgeführt.
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In 2 ist
schematisch eine Anwendung der Erfindung im Zusammenhang mit einem
Faserbahnwickler dargestellt, der eine Primär- und eine Sekundärstation
umfasst. In der Wickelvorrichtung nach der Erfindung wird die Bahn
W mit einem Wickelzylinder 10 in der Primärstation
um die Wickelachse 21A und in der Sekundärstation
um die Wickelachse 21B gewickelt. Beim Fortschreiten des Wickelns
bewegt sich die Bahnrolle 21A in der Primärstation
in einer linearen Bewegung S21A in der Fig. von links nach rechts,
und mit dem in entgegen gesetzte Richtung weisenden Pfeil ist die
Rückbewegung
des Wickelschlittens/-wagens in die Grundstellung für die nächste Rolle
beschrieben. Nach der Erfindung wird der Linearmotor L als Stellantrieb
für diese
Bewegung verwendet. Beim Fortschreiten des Wickelns in der Sekundärstation
bewegt sich die Bahnrolle 21B in einer linearen Bewegung
S21B und mit dem in entgegen gesetzte Richtung weisenden Pfeil ist
die Rückbewegung
des Wickelschlittens/-wagens in die Grundstellung für die nächste Rolle
beschrieben. Nach der Erfindung wird der Linearmotor L als Stellantrieb
für diese
Bewegung verwendet.
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In 3 ist
schematisch der Wechselvorgang für
eine Wickelvorrichtung bei der Verwendung einer Wassertrennwechselvorrichtung
dargestellt. In der Fig. ist die gerade in Herstellung begriffene
Rolle mit der Bezugsnummer 20' gekennzeichnet und es wird begonnen,
die folgende Rolle um die Wickelachse 21 zu wickeln, zu
der das mit einer Wassertrennvorrichtung 35 abgetrennte
Ende C der Bahn W geleitet wird. Nach der Erfindung wird der Linearmotor L
als Stellantrieb für
die Schneidebewegung der Düsen 30A, 30B an
der Wassertrennwechselvorrichtung verwendet. Die Arme der Düsen 30A, 30B werden
durch einen Linearmotor L in die mit den Pfeilen S30A, S30B gewiesene
Richtung bewegt.
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Bei
der in 4 dargestellten Anwendung nach der Erfindung wird
der Linearmotor L als Stellantrieb für die während des Wickelns erfolgende
Bewegung sowie Rückbewegung
S25 des Wickelschlittens/-wagens 25 für die Faserbahnrolle 20 verwendet.
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Bei
der in 5 dargestellten Anwendung nach der Erfindung wird
der Linearmotor L als Stellantrieb verwendet, mit dem die Wickelachsen 21 im Lager
für die
Wickelachsen in die mit dem Pfeil S21 gewiesene Richtung bewegt
werden und mit dem die Wickelachse 21 in der Wickelvorrichtung
bewegt wird, um eine neue Rolle um diesen herum zu bilden.
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In 6 ist
schematisch ein Abroller dargestellt. Bei dem in der Fig. dargestellten
Vorgang geht die Bahn W auf der Wickelachse 21 gerade zu
Ende und der Abrollvorgang wechselt zur nächsten Bahnrolle 20', wobei die
von der Bahnrolle 20' kommende Bahn
mit der von der Wickelachse 21 kommenden Bahn W zur Fortführung des
Abrollens zusammengeführt
wird. Das Zusammenführen
erfolgt mittels der Zusammenführungswalze 12.
Als Stellantrieb für
die Ausführung
der Zusammenführungsbewegung
S12 der Zusammenführungswalze 12 wird
nach der Erfindung der Linearmotor L verwendet. Ein Linearmotor kann
auch als ausführender
Stellantrieb im Abroller für
andere benötigte
Bewegungen verwendet werden, wie zum Beispiel für die Bewegungen bei den verschiedenen
Vorgängen
des Abrollens der abzurollenden Rolle oder für die Bewegung der nachfolgenden
Bahnleitwalze nach der Zusammenführungswalze 12 während der
Zusammenführung.
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Die
Erfindung ist vorstehend nur auf ein Anwendungsbeispiel verweisend
erklärt;
es liegt nicht in der Absicht, die Erfindung in irgendeiner Weise
durch die Details einzuschränken.
Insbesondere ist anzumerken, dass in den Figuren nur einige typische
Beispiele für
die beim Aufrollen zu verwendenden Aufrollvorrichtung und in deren
Zusammenhang zu erfolgende Bewegungen von Teilen oder Teilezusammensetzungen
dargestellt sind, welche geeignet sind, mit einem Linearmotor ausgeführt zu werden.
Für eine Anwendung
als Stellmotor zur Ausführung
einer Bewegung eignet sich ein Linearmotor natürlich auch im Zusammenhang
mit anderen typischen Wickelvorrichtung für eine Faserbahn.