DE2757247A1

DE2757247A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung eines aufwickelvorganges

Info

Publication number: DE2757247A1
Application number: DE19772757247
Authority: DE
Inventors: Pekka Dipl Ing Komulainen
Original assignee: Wartsila Oy AB
Current assignee: Wartsila Oy AB
Priority date: 1976-12-28
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1978-07-06
Also published as: FR2376054A1; AT369341B; ATA927877A; FI763709A; NO145612B; NO774463L; JPS5394607A; SE7714704L; US4128213A; NO145612C; BR7708697A; GB1595469A

Description

Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Aufwickelvorganges

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der inneren Spannung eines in einer Aufwickelvorrichtung mit zwei Tragwalzen und einer Druckwalze aufgewickelten Gewebebahn-Wickels, wobei die beiden Tragwalzen und die Druckwalze um den Wickel verteilt angeordnet sind und der Abstand zwischen den Mitten der Tragwalzen während des ganzen Aufwickelvorganges kleiner als die Summe der Abstände von der Mitte des Gewebewickels zu den Mitten der Tragwalzen gehalten wird. Die Erfindung hat auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Gegenstand.

Bei Aufwickelvorrichtungen entsprechend der vorgenannten Gattung, welche auch Trommelwickler (drum winder) genannt werden, handelt es sich insbesondere um das Aufwickeln von Papierbahnen oder auch Bahnen aus ähnlichem Werkstoff, wobei verhältnismäßig große Rollen hergestellt werden. In dieser Beschreibung ist ganz allgemein der Ausdruck Gewebebahn oder Gewebe zur Bezeichnung des aufzuwickelnden Materials gewählt worden, worin auch Papier und nicht eigentlich gewebte Erzeugnisse eingeschlossen sind.

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Es wird angestrebt, die dem Gewebewickel während des Aufwickeins aufgegebenen Andruckkräfte, welche durch eine obere Druckwalze und zwei unten angeordnete Tragwalzen ausgeübt werden, so einzuregeln, daß sich ein guter Aufbau des Gewebewickels ergibt, wobei auch andere Betriebsparameter in Betracht zu ziehen sind, nämlich beispielsweise die Bremsspannung der Bahn und der Drehmomentenunterschied der Tragwalzen. Die Verbraucher von Papierrollen wünschen solche von maximalem Durchmesser, und zwar unabhängig von der Schwere des Papiers und anderen Qualitätsmerkmalen. In der Praxis hat es sich aber als besonders schwierig erwiesen, große Rollen von guter Qualität zu wickeln. Beispielsweise ist es beim Wickeln von Papier für den Zeitungsdruck mit einer Schwere von 0,7 g/cm bei Verwendung eines Trommelwicklers möglich, einen Rollendurchmesser von bestenfalls etwa einem Meter zu erzielen, wenn die Schwerkraft der Rolle nur mittels einer Druckwalze ausgeglichen wird.

Um in die Lage versetzt werden zu können, Werkstoffbahnrollen mit größerem Durchmesser zu wickeln, wird ein sorgfältiges Programm zur Regelung der auf die Rolle ausgeübten Andruckkräfte benötigt. Bisher ist es aber noch nicht möglich gewesen, Regelungsmodelle von hinreichender Beschaffenheit zu entwickeln, nachdem sämtliche bekannten Verfahren zur Regelung des Aufwickelvorganges in Trommelwicklern mit Nachteilen versehen sind. Ganz allgemein kann diesbezüglich erwähnt werden, daß die Druokverhältnisse zwischen der Druckwalze und der Werkstoffrolle häufig Beschädigungen der Rolle verursachen und insbesondere auch die äußeren Lagen des Werkstoffs der Rolle zu dicht und stramm angeordnet werden.

Eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die Nachteile der bekannten Verfahren zur Regelung des Aufwickelvorganges in Trommelwicklern zu beseitigen und die Qualität der erzeugten Wickel zu verbessern. Außerdem soll erreicht werden, daß größere Durchmesser als bisher gewickelt werden

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können.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Weiterbildungen aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung vorangestellt sind.

Bezüglich der Lehre des Hauptanspruches stellt sichder Vorteil ein, daß eine sehr günstige Verteilung der Andruckkräfte auf den Gewebewickel während des ganzen Wickelvorganges erzielbar ist, wodurch sich wiederum Rollen aus Werkstoffbahnen von wesentlich verbesserter Qualität und/oder von größerem Durchmesser erzielen lassen.

Durch Verwirklichung der Lehre des Anspruchs 2 ergibt sich eine nahezu symmetrische Belastung zu Beginn des Aufwickelvorganges, insbesondere wenn die Druckkraft der Druckwalze anfangs dicht an einem vorgewählten Wert, vorzugsweise leicht abfallend, gehalten wird. Im Anschluß an die Anfangsphase empfiehlt es sich, den Andruck der Druckwalze kontinuierlich zu senken, bis er einen verhältnismäßig geringen Endwert erreicht hat. Auf diese Weise kann der Wickel nicht so leicht eine ovale Gestalt bekommen, und er wird nicht etwa hierdurch verursachten Schwingungen ausgesetzt. Ferner werden die sich aus verschiedenen Abmessungen des Wickelkernes ergebenden Nachteile weitestgehend vermieden, wobei der Kern eine größere Belastung der Druckwalze aufnehmen kann.

Insbesondere in der Schlußphase des Aufwickelvorganges, wenn Fehler deutlich v/erden, die durch Änderungen der Profildicke der Werkstoffbahn verursacht worden sind, sollte der Ausgleich der Schwerkraft der Rolle ohne irgendeine größere Belastung der Druckwalze durchgeführt werden. Ergänzend hierzu ist es bekannt, daß die Spannung einer Gewebebahn, die die Berührungsstelle einer Walze verläßt, die Summe der Spannung der Bahn vor der Berührungs-

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stelle und der in der Berührungsstelle erzeugten Spannung ist. Ein AufwickelVorgang mit Trommeln umfaßt drei Berührungsstellen, nämlich zwei Tragwalzen-Berührungsstellen und eine Druckwalze-BeruhrungssteHe, die jeweils damit eine vergrößerte Spannung in der Bahn selbst hervorrrufen. Aus diesem Grunde ist es von Vorteil, den Abstand zwischen den Tragwalzen so zu regeln, daß die Summe der Andruckkräfte,die an den Berührungsstellen der Walzen auf den Wickel aus Gewebebahn, z. B. Papier, von den Tragwalzen und der Druckwalze ausgeübt werden, wenigstens im wesentlichen konstant ist.

Nach der in Anspruch 6 gekennzeichneten Durchführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß zu Beginn des Aufwickelvorganges der von der Druckwalze ausgeübte Andruck wenigstens im wesentlichen entsprechend der nachfolgenden Gleichung geregelt wird:

C sin (a) - G 1 + sin (a)

worin bedeuten:

Q = den Andruck zwischen Druckwalze und Gewebewickel C = eine Konstante

a = den Winkel zwischen einer Linie durch die Mitten der Tragwalzen und einer Linie durch die Mitte einer Tragwalze und den Gewebewickel

G = das Gesamtgewicht des Gewebewickels pro axialer Längeneinheit.

Der Wert von C kann dabei mittels der folgenden Gleichungen bestimmt werden:

2 F + Q = C

C = C₁ + ^C2 " ^C1 _L

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^F2 ⁼

= 2

m" L₂g

2 sin (a₂)

^G1 ⁺ 0_Ί
2 sin (a..)

In den vorstehenden Gleichungen bedeuten:

F = der von einer Tragwalze auf den Gewebewickel ausgeübte Andruck

L = die Länge der Werkstoffbahn im Gewebewickel m" = die Masse der Werkstoffbahn pro Quadrateinheit G₁ = die Schwerkraft des Gewebewickelkernes pro axialer Längeneinheit
g = die Schwerkraft-Beschleunigung.

Der Index 1 bedeutet jeweils den Anfangswert, der zu Beginn des Wickelvorganges zu wählen ist, und der Index 2 zeigt den Wert in demjenigen Augenblick an, wo die von der Druckwalze ausgeübte Belastung ihren Endwert erreicht hat.

Gemäß der in Anspruch 7 gekennzeichneten Durchführungsform der Erfindung ist vorgesehen,daß - wenn der Andruck der Druckwalze einen vorgewählten Endwert erreicht hat - der Abstand zwischen den Tragwalzen wenigstens im wesentlichen entsprechend der nachfolgenden Gleichung geregelt wird:

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b =

worin bedeuten;

R = den Außen-Halbmesser des Gewebewickels r = den Halbmesser der Tragwalzen

Q- = einen vorgewählten Endwert für die Andruckkraft zwischen Druckwalze und Gewebewickel

G = das Gesamtgewicht des Gewebewickels pro axialer Längeneinheit

C = eine Konstante.

Auf die dargestellte Weise läßt sich eine besonders vorteilhafte Regelung der Belastung der Druckwalze hervorrufen. Zu Beginn, wenn es erforderlich ist, hat die Belastung ihren größten Wert, und am Schluß ist keine Belastung mehr vorhanden, so daß auf einem unebenen Bahnprofil beruhende Beschädigungen, beispielsweise innere Risse, nicht mehr auftreten können.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Kennzeichen dieser Vorrichtung ergibt sich aus Anspruch 8. Dabei kann es auch von Vorteil sein, die Vorrichtung mit Mitteln zur Entfernung von Fehlern an den aufgewickelten Bahnrollen zwischen den Tragwalzen auszurüsten.

Beispielsbeschreibung

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In der Zeichnung sind ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und damit zusammenhängende Diagramme, in denen die Erfindung unter anderem mit einem bekannten Verfahren verglichen wird, wiedergegeben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Stirnansicht einer Aufwickelvorrichtung mit zwei Trommeln, wobei die äußeren Kräfte verdeutlicht sind, die an dem Gewebewickel in einem statischen Zustand wirksam werden,

Fig. 2 ein Diagramm, worin die Regelung der Belastung der Druckwalze als eine Funktion des Durchmessers des aufzuwickelnden Gewebewickels dargestellt ist, und zwar einmal entsprechend der Erfindung und zum anderen in herkömmlicher Weise, wobei es in beiden Fällen darauf ankommt, denselben Durchmesser des Gewebewickels zu erhalten,

Fig. 3 ein Diagramm mit einem Regelungsvergleich entsprechend Fig. 2, wobei in beiden Fällen der gleiche Wert der Maximalbelastung der Druckwalze verwendet wird,

Fig. 4 ein Diagramm, worin der Abstand zwischen den Tragwalzen als eine Funktion des Durchmessers des aufzuwickelnden Gewebewickels angegeben ist, und zwar entsprechend der Erfindung.

Wie sich aus Figur 1 ergibt, handelt es sich um eine Druckwalze und um zwei Tragwalzen 2, zwischen denen eine Kernwalze 3 angeordnet ist, um die eine Gewebebahn 4 gewickelt wird, wodurch sich ein ebenfalls walzenförmiger Gewebewickel 5 bildet. Die Figuren 2, 3 und 4 stellen Diagramme dar, in denen Funktionen kurvenförmig angegeben sind.

Die Figuren 2 und 3 enthalten eine Kurve A für die Belastung der Druckwalze 1 entsprechend der Erfindung und ferner eine

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Kurve B für die Belastung der Druckwalze entsprechend einem bekannten Verfahren. Bei dem bekannten Regelungsverfahren vergrößert sich die Druckwalzenbelastung zu Beginn des Aufwickelvorganges in beträchtlicher Weise, wenn das Ziel erreicht werden soll, die Andruckkräfte zwischen den Tragwalzen 2 und dem Gewebewickel 5 konstant zu halten, wodurch leicht Beschädigungen im Gewebewickel und ein übermäßiges Ansteigen der Spannung darin verursacht werden können. Aus Figur 2 ergibt sich deutlich der Vorteil, der durch eine Regelung entsprechend der Erfindung erhalten werden kann, und zwar in Gestalt einer Abnahme der dem Gewebewickel 5 von der Druckwalze mitgeteilten Andruckkraft, was eine verbesserte Qualität des Gewebewickels zur Folge hat.

Figur 3 zeigt für den Fall der Anwendung gleicher Werte der Maximalbelastung der Druckwalze 1 in beiden Regelungsverfahren und der Zielsetzung, die Qualität des Gewebewickels auf der gleichen Ebene zu halten, daß ein beträchtliches Anwachsen des Durchmessers des Gewebewickels mittels dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren im Vergleich zu einer herkömmlichen Regelungsmethode erreicht werden kann.

Aus Figur 4 ergibt sich ein Programm zum Verändern des Abstandes zwischen den Tragwalzen 2 entsprechend der Regelung der Belastung der Druckwalze 1 entsprechend der Erfindung und der Darstellung in Figur 3.

Die Inhalte des Schemas und der Diagramme gemäß der Zeichnung bilden keine Beschränkung des Erfindungsgedankens, der in verschiedener Weise im Rahmen des Wortlauts der Patentansprüche abgewandelt werden kann.

Die in den Patentansprüchen, in der Beschreibung und der Zeichnung wiedergegebenen Merkmale des Anmeldungsgegenstandes können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren ver-

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schiedenen Durch- und Ausführungsformen wesentlich sein.

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Claims

Patentanwälte Düsseldorf, den 19. Dezember 1977

Dipl.-Ing. Erich Kühnemann KK/sch 4

Dipl.-Ing. Klaus Kühnemann 2757247

Sonderburgstraße 36

4000 Düsseldorf 11

Telefon (02 11) 57 55 55

Postscheckkonto: Köln 794 14-501

Oy Wärtsilä Ab Sörnäisten rantatie 9-11 SF-00101 Helsinki 10 Finnland

Patentansprüche

■ 1I Verfahren zur Regelung der inneren Spannung eines in einer Aufwickelvorrichtung mit zwei Tragwalzen und einer Druckwalze aufgewickelten Gewebebahn-Wickels, wobei die beiden Tragwalzen und die Druckwalze um den Wickel verteilt angeordnet sind und der Abstand zwischen den Mitten der Tragwalzen während des ganzen Aufwickelvorganges kleiner als die Summe der Abstände von der Mitte des Gewebewickels zu den Mitten der Tragwalzen gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des AufwickelVorganges die Tragwalzen (2) kontinuierlich weiter voneinander weg bewegt werden und daß zu einem späteren Zeitpunkt des Aufwickelvorganges die Tragwalzen (2) wieder aufeinander zu bewegt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Betriebsphase, in der die Tragwalze⁰ (2) sich voneinander entfernen, der zwischen einer Linie durch die Mitten der Tragwalzen und einer Linie durch die Mitte einer

809827/0823 ORWtNAL INSPECTED

Tragwalze und des Gewebewickels (5) eingeschlossene Winkel wenigstens im wesentlichen konstant gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß zu Beginn des Aufwickelvorganges der Andruck (nip pressure) der Druckwalze (1) dicht an einem ausgewählten Anfangswert, vorzugsweise sogar leicht absinkend, gehalten wird, im Anschluß an welche Beginnphase dieser Andruck kontinuierlich sinken gelassen wird, bis er einen verhältnismäßig kleinen Endwert erreicht hat.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne'-, daß während der Phase, in der sich die Tragrollen (2) aufeinander zu bewegen, der Abstand zwischen den Tragrollen so geregelt wird, daß die Summe der von den Tragrollen und der Druckrolle (1) ausgeübten Andruckkräfte wenigstens im wesentlichen konstant ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der von den Tragwalzen (2) und der Druckwalze (1) ausgeübten Andruckkräfte wenigstens im wesentlichen während des ganzen Aufwickelvorganges konstant gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Aufwickelvorganges der von der Druckwalze (1) ausgeübte Andruck wenigstens im wesentlichen entsprechend der nachfolgenden Gleichung geregelt wird:

Ο = C sin (a) - G 1 + sin (a)

worin bedeuten:

Q = den Andruck zwischen Druckwalze und Gewebewickel

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C = eine Konstante

a = den Winkel zwischen einer Linie durch die Mitten der Tragwalzen und einer Linie durch die Mitte einer Tragwalze und den Gewebewickel

G = das Gesamtgewicht des Gewebewickels pro axialer Längeneinheit.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß - wenn der Andruck der Druckwalze (1) einen vorgewählten Endwert erreicht hat - der Abstand zwischen den Tragwalzen (2) wenigstens im wesentlichen entsprechend der nachfolgenden Gleichung geregelt wird:

b = 2 (R

worin bedeuten:

R = den AuBen-Halbmesser des Gewebewickels r = den Halbmesser der Tragwalzen

Q₂= einen vorgewählten Endwert für die Andruckkraft zwischen Druckwalze und Gewebewickel

G = das Gesamtgewicht des Gewebewickels pro axialer Längeneinheit

C = eine Konstante.
8. Vorrichtung zur Durchführung des in einem der vorangehenden Ansprüche beanspruchten Verfahrens, dadurch gekennzeichnet,

mit
daß sie ein*Einrichtung zum Verändern des Abstandes zwischen den Tragwalzen (2) während des Aufwickelvorganges versehen ist, wobei die Veränderung wenigstens im wesentlichen symmetrisch mit Bezug auf eine senkrechte Linie durch die Mitte der Druckwalze (1) geschieht.

Beschreibung

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