DE3512268C2 - Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, zu einer Materialbahnrolle - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papierbahn, zu einer Materialbahnrolle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Der größte Nachteil bei einem Verfahren dieser Art ist das schwierige Beherrschen der Spannung der Materialbahn während des Wickelvorgangs. Zu Beginn des Wickelvorgangs ist es erforderlich, daß die Spannung der Materialbahn höher ist, da ansonsten der innere Teil der Rolle zu locker ausfallen würde. Eine lockere oder weiche Innenpartie hat den Einfluß, daß die strammer gewickelte äußere Schale, die in einer späteren Phase erzeugt worden ist, Druck auf den lockeren inneren Teil ausübt, wodurch z. B. unerwünschte sog. Runzeln in der Papierbahn entstehen.

Es ist bekannt, in Verbindung mit dem Aufwickeln einen Einfluß auf die Festigkeit einer von zwei parallelen Tragwalzen getragenen Rolle auszuüben, indem man die Last von der Rolle unter den Tragwalzen verteilt. Zu diesem Zweck ordnet man Tragwalzen mit ebensolchen Durchmessern auf verschiedenen Horizontalebenen an, oder auch verwendet man Tragwalzen mit verschiedenen Durchmessern. Es ist ebenfalls bekannt, daß man beim Wickeln auf einer Tragwalze mit kleinerem Durchmesser eine härtere Wicklung erzielt als beim Wickeln auf einer Tragwalze mit größerem Durchmesser.

Hinsichtlich des Standes der Technik wird auf die finnische Patentanmeldung Nr. 820 383 verwiesen, in der ein Verfahren zum zenterfreien Aufwickeln einer Materialbahn angegeben ist. Mittels der in Frage stehenden Konstruktion erzielt man gleichmäßige Spannung nur bis zu einer bestimmten Rollengröße, während sich bei größeren Rollen weiterhin das beschriebene Zwicken der Oberfläche unliebsam bemerkbar macht. Die Erfindung geht indessen aus von einem gattungsgemäßen Verfahren, wie es in der DE-OS 32 21 929 gezeigt ist.

Bei diesem bekannten Verfahren werden unter anderem zwei einander gegenüberliegende, eine Materialbahnwalze lagernde Tragwalzen und zusätzlich eine zur Druckbeaufschlagung der Materialbahnwalze vorgesehene Preßwalze verwendet, die asymmetrisch bezüglich der beiden Tragwalzen angeordnet ist. Die geometrische Anordnung der feststehenden Tragwalzen bezüglich der Materialbahnwalze ist dabei derart gewählt, daß sich der Hauptanteil des Gewichtes der Materialbahnwalze mit zunehmender Wickelstärke langsam auf die tieferliegende Tragwalze verlagern soll, wodurch sich die Wickelspannung der Materialbahn über die auf die gewichtsentlastete Tragwalze einwirkende Preßkraftkomponente der Preßwalze einstellen läßt.

Gemäß der DE-OS 32 21 929 ist es zwar vorgesehen, die augenblickliche Wickelspannung während eines Wickelvorgangs wie eingangs beschrieben über die auf die langsam entlastete Tragwalze einwirkende Preßkraftkomponente der Preßwalze zu beeinflussen. Diese Druckschrift sieht jedoch nicht den Fall vor, in dem die vorgesehene Belastung durch das Wickelgewicht so gering ist, daß eine vollständige Entlastung der einen Tragwalze möglich wird. Für diesen Fall muß bei der vorgeschlagenen Lösung gemäß der Entgegenhaltung 1 zwangsläufig eine Verschlechterung der ausgeübten Einstellwirkung der Preßwalze auf die Wickelspannung in Kauf genommen werden, da beispielsweise eine Verringerung des durch die Preßwalze erzeugbaren Spaltdrucks zwischen der Materialbahnwalze und der langsam entlastenden Tragwalze auf Null nicht möglich ist. Durch diese Einschränkung der Einstellmöglichkeit kann daher eine optimale Wickelspannung nicht immer gewährleistet werden.

Eine weitere Druckschrift DE-OS 23 13 943 sieht ebenfalls eine relative Verschiebbarkeit der einen Tragwalze bezüglich einer zweiten Tragwalze vor. Jedoch wird die eine Walze zu Beginn des Wickelvorgangs nach oben verschwenkt, um den Umschlingungswinkel α zu erhöhen. Im weiteren Wickelverlauf senkt sich jedoch diese Walze, um den Winkel α zu verringern.

Durch die Druckschrift DE 31 21 039 A1 ist darüber hinaus ein Verfahren bekannt, bei dem über ein vorgegebenes Programm die relative Stellung der einen Tragwalze bezüglich der zweiten Tragwalze verändert werden kann. Dabei wird aber aus Sicherheitsgründen nicht bis auf den Scheitel der tieferliegenden Tragwalze gewickelt, d. h. beide Tragwalzen werden ständig von einem Gewichtsanteil der Materialbahnrolle belastet.

Dem Anmeldungsgegenstand liegt angesichts dieses Stands der Technik die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß die Wickelspannung mit der die Materialbahn auf eine Rolle aufgewickelt wird, unabhängig von der entgültigen Wickelstärke während des Wickelvorgangs auf den günstigsten Wert eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst.

Durch die relative Bewegbarkeit der ersten Tragwalze bezüglich der zweiten Tragwalze sowie die tatsächlich vorgesehene Bewegung der ersten Tragwalze während des Wickelvorgangs, durch die erfindungsgemäß das Eigengewicht der Materialbahnrolle bei Erreichen einer vorab frei wählbaren Wickelstärke ausschließlich auf die zweite Tragwalze verlagert wird, läßt sich ohne aufwendige Justierarbeiten an den Tragwalzen, bzw. der Preßwalze für jede angestrebte Endwickelstärke ein optimaler Wickelspannungsverlauf während des Wickelvorgangs erzielen. Dabei ist die Einstellung der augenblicklichen Wickelspannung nicht wie bisher nur über die Preßwalze sondern zusätzlich durch eine kontinuierliche Veränderung der geometrischen Lagebeziehung zwischen den beiden Tragwalzen möglich. Diese zweite Einstellmöglichkeit erlaubt daher eine noch genauere Annäherung der realen Wickelspannung an die für die augenblickliche Wickelstärke der Materialbahnwalze ideale Wickelspannung unabhängig der endgültigen Wickelstärke.

Man hat in dem erfindungsgemäßen Verfahren verstanden, die Tragwalzen und die Preßwalze in solcher Weise zueinander asymmetrisch anzuordnen, daß das Gewicht der im Aufwickeln befindlichen Rolle auf den zweiten Spalt wirkt, den die zweite tieferliegende und festangeordnete Tragwalze mit der im Aufwickeln befindlichen Rolle bildet. Selbstverständlich wirkt auf diesen zweiten Spalt die Komponente des Preßdrucks der Preßwalze ein, die gegen diesen Spalt gerichtet ist. Ferner wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Spannung in der im Aufwickeln befindlichen Rolle ausschließlich durch den Betrag derjenigen Komponente des Preßdrucks von der Preßwalze bestimmt, die sich gegen den ersten Spalt richtet, den die erste höhenverstellbare Tragwalze mit der im Aufwickeln befindlichen Walze bildet. Infolge dieser Maßnahme kann man das zu Anfang des Aufwickelvorgangs auf die Rolle gewickelte Bahnmaterial unter höherer Spannung halten, um die gewünschte Kompaktheit des inneren Teils der Rolle zu erreichen, die gewickelt wird. Mit fortschreitendem Aufwickeln kann man den Preßdruck der Preßwalze so verändern, daß auch im äußeren Mantel der im Aufwickeln befindlichen Rolle die jeweils gewünschte Spannung erzielt wird, und zwar bewirkt man dies durch Vermindern des Spaltdrucks, der im ersten Spalt wirksam ist - gegebenenfalls bis hinab auf Null. Man kann deshalb mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der im Aufwickeln befindlichen Rolle durchweg die gewünschte Spannung erteilen, womit z. B. die Gefahr der Entstehung von nachteiligen sogenannten Runzeln in der aufgewickelten Papierbahn ausgeschaltet ist.

Die Erfindung wird eingehend mit Hinweis auf das in der Figur der beiliegenden Zeichnung dargestellte Prinzip der Erfindung beschrieben.

Die Figur in der Zeichnung stellt eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer Seitenansicht dar.

In der Ausführung, die in der Zeichnung wiedergegeben ist, ist eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im allgemeinen mit der Bezugsnummer 10 bezeichnet worden. Die Vorrichtung 10 umfaßt eine erste Tragwalze 11, eine zweite Tragwalze 12 und eine Preßwalze 13, die einen Preßdruck auf eine Rolle 15 ausübt, die soeben auf eine Hülse 14 gewickelt wird. Die erste Tragwalze 11 bildet einen ersten spalt N₁ zusammen mit der Rolle 15. Gleichermaßen bildet die zweite Tragwalze 12 einen zweiten Spalt N₂ zusammen mit der Rolle 15. Mindestens eine der beiden Tragwalzen 11, 12 ist eine angetriebene Tragwalze, angeordnet, die Hülse 14 und die darauf im Aufwickeln befindliche Rolle 15 zu rotieren. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind beide Tragwalzen 11 und 12 getrennt angetrieben, und in dem Fall wird es möglich, die Tragwalzen 11 und 12 getrennt zum Strammhalten bzw. Nachlassen der Spannung in den Oberflächenwindungen der Rolle 15 einzusetzen, zum Beispiel gemäß einem vorgewählten Programm. In der Figur zeigt ein Pfeil A die Drehrichtung der größeren Walze 12 an. Gleichermaßen gibt ein Pfeil B den Drehsinn der Rolle 15 an, die sich im Aufwickeln auf die Hülse 14 befindet, und ein Pfeil C zeigt denjenigen der kleineren Tragwalze 11. Die zweite Tragwalze hat günstigerweise einen 1,5- bis 4mal so großen Durchmesser wie die erste Tragwalze 11.

Dem Grundgedanken der Erfindung gemäß werden die Tragwalzen 11, 12 und die Preßwalze 13 zueinander in solcher Weise asymmetrisch angeordnet, daß das Gewicht M der im Aufwickeln befindlichen Rolle 15 und die Komponente F₂ des Preßdrucks F von der Preßwalze 13 auf den zweiten Spalt N₂ einwirken. Zweitens wird, dem Grundgedanken der Erfindung entsprechend, die Spannung in der Rolle 15, die gewickelt wird, durch den Betrag der Komponente F₁ des Preßdrucks F von der Preßwalze 13 bestimmt, die sich gegen den ersten Spalt N₁ richtet. Man regelt den Preßdruck im Spalt N₁ mit Hilfe einer Beaufschlagung der Preßwalze 13. Diese Art der Regelung ist dem Fachmann durchaus einleuchtend, und deshalb ist in der Figur keine derartige, an sich zuvor bekannte Beaufschlagungsvorrichtung gezeigt. Die Richtung der Preßkraft F von der Preßwalze 13 schließt mit der Richtung des Gewichts M der Rolle 15, die auf den Spalt N₂ einwirkt, einen Winkel α ein, dessen Größe vorteilhaft im Bereich von 20-30° liegt. Man kann die Preßwalze 13 auch auf einer im wesentlichen kreisförmigen Bahn mit zunehmendem Durchmesser der Rolle 15 beweglich anordnen, ähnlich wie mit einem Pfeil D angezeigt ist, womit man die Neigung der Preßwalze 13, die Rolle 15 an den Tragwalzen 11 und 12 zu halten, weiter steigern kann.

Wie man in der Figur erkennt, wird die Materialbahn, in der vorliegenden Ausführungsform eine Papierbahn P, auf die Hülse 14 durch den Zwischenraum zwischen den Tragwalzen 11 und 12 und durch den Spalt N₁ hindurch aufgeleitet, auf den die "statische Komponente" M+F₂ des Gewichts der Rolle 15 und der Preßwalze 13 nicht einwirkt. Die kleinere Tragwalze 11 rotiert mit einer Geschwindigkeit v₁₁, die geringer als die Drehgeschwindigkeit v₁₂ der größeren Tragwalze 12 ist. Hierdurch wird es möglich, eine beherrschte Spannung im Spalt N₁ mit Hilfe der Beaufschlagung der Preßwalze 13 herbeizuführen.

Mit zunehmendem Durchmesser der im Aufwickeln befindlichen Rolle 15 wird natürlich ein zunehmender Spaltdruck auf den Spalt N₂ ausgeübt. Dieser steigende Druck im Spalt würde einen nachteiligen Effekt auf die Papierbahn P haben, falls man die Papierbahn P durch den Spalt N₂ führen würde. Deshalb muß in dem Maße, in dem der Durchmesser der im Aufwickeln befindlichen Rolle 15 zunimmt, der auf den Spalt N₁ einwirkende Spaltdruck entsprechend abnehmen, so daß gleichmäßige Spannung in der gesamten, im Aufwickeln befindlichen Rolle 15 erzielt wird.

Die erste Tragwalze 11 ist dafür so angeordnet, sich wie vom Pfeil E in der Figur angezeigt in bezug auf die Tragwalze 12 zu bewegen, wenn die Rolle 15 größer wird, so daß das Gewicht M der Rolle 15 ausschließlich auf den zweiten Spalt N₂ einwirkt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn (P), insbesondere einer Papierbahn, zu einer Materialbahnrolle (15), die mit einer durch eine Preßwalze (13) erzeugten Preßkraft (F) beaufschlagt wird und auf einer ersten, bahnumschlungenen Tragwalze (11) und einer zweiten Tragwalze (12) aufliegt, wobei die Wickelspannung für die Materialbahnrolle (15) durch eine asymmetrische Anordnung der Tragwalzen (11, 12) sowie durch den Betrag derjenigen Komponente (F₁) der Preßkraft (F) bestimmt wird, die auf die erste, bahnumschlungene Tragwalze (11) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativlage der ersten, bahnumschlungenen Tragwalze (11) zu der zweiten Tragwalze (12) während des Wickelvorgangs und somit bei zunehmendem Rollendurchmesser der sich aufwickelnden Materialbahnrolle (15) derart verändert wird, daß die Gewichtskraft (M) der Materialbahnrolle (15) ausschließlich auf die zweite Tragwalze (12) einwirkt, so daß die Wickelspannung der Materialbahnrolle ab diesem Zustand ausschließlich durch die Komponente (F₁) der Preßkraft (F) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Tragwalze (12) eine angetriebene Tragwalze ist.

3. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Tragwalzen (11, 12) getrennt angetrieben werden.

4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Preßkraft (F) von der Preßwalze (13) mit der Richtung, in der das Gewicht der Rolle (15) auf den Spalt (N₂) einwirkt, einen Winkel (α) einschließt, dessen Größe vorteilhaft im Bereich 20-30° liegt.

5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßwalze angeordnet wird, sich auf einer im wesentlichen kreisbogenförmigen Bahn zu bewegen, in dem Maße wie die Rolle (15) an Größe zunimmt.