DE4007329C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1. Eine solche Wickelmaschine ist aus
DE-PS 32 44 510 bekanntgeworden. Weitere einschlägige Wickelmaschinen
sind bekannt aus Voith Firmenprospekt "Tragtrommelroller"
Nr. 1736 und DE-Zeitschrift Maschinenmarkt, Würzburg 88
(1982) 51 S. 1080.
Bei solchen Wickelmaschinen ist der Schwenkmittelpunkt der beiden
Primärhebel gegenüber der Drehachse der Tragtrommel im allgemeinen
geringfügig exzentrisch. Befinden sich die Primärhebel
in einer senkrechten Stellung, so daß sich der in die Gabeln
der Primärhebel eingelegte Tambour zunächst oberhalb der Tragtrommel
in deren oberem Scheitelpunkt befindet, so herrscht ein
geringfügiger Abstand zwischen der Mantelfläche des Tambours
und der Mantelfläche der Tragtrommel. Aufgrund der genannten
Exzentrizität wird dieser Abstand beim Verschwenken der Primärhebel
in Bahnlaufrichtung zunehmend geringer, so daß es nach wenigen
Winkelgraden zu einer Berührung der beiden Mantelflächen
kommt. Von da ab wird der Tambour - bzw. der auf ihm nunmehr
entstehende, neue Wickel durch Reibungsmitnahme angetrieben.
Häufig wird er vorher noch durch eine besondere Anwurfvorrichtung
auf die richtige Tourenzahl gebracht. Bereits auf der Primärstrecke
wird der entstehende Wickel gegen die Mantelfläche
der Tragtrommel mehr oder minder stark angedrückt, um einen bestimmten
Liniendruck und damit eine bestimmte Wickelhärte zu
erzielen. Auch in der Sekundärstrecke wird der Liniendruck
durch entsprechendes Andrücken mittels der Sekundärhebel aufrechterhalten.
Derartige Wickelmaschinen, auch "Poperoller" genannt, bilden im
allgemeinen die Endpartie einer Papiermaschine, um die dort anfallende
Papierbahn in Rollenform zu bringen. Sie werden aber
auch dazu benutzt, um einen bereits fertigen Wickel umzurollen,
damit ein neuer Wickel entsteht.
In jedem Falle soll der Wickel ganz bestimmte Eigenschaften
aufweisen, insbesondere was die Wickelhärte betrifft. Die
Wickelhärte soll von einem gewissen Anfangswert auf einem Endwert
abfallen. Der Abfall soll von der ersten bis zur letzten
Lage möglichst gleichmäßig sein. Er soll einen bestimmten Gradienten
aufweisen, d. h. nicht zu stark und nicht zu schwach
sein. Der Verlauf der Wickelhärte soll auf gar keinen Fall
Sprungstellen aufweisen, z. B. einen plötzlichen Abfall.
All dies wurde bisher angestrebt, jedoch nicht erreicht.
Wickelmaschinen bekannter Bauart erzeugen statt dessen z. B.
Wickel, bei denen der Kern extrem hart ist, und bei denen gegen
Ende - etwa bei vier Fünftel des Wickeldurchmessers - ein starker
Abfall der Wickelhärte eintritt. Dies hat zur Folge, daß
der erste Teil, also der extrem harte Kern, unbrauchbar ist,
weil nämlich die Bahn in diesem Bereich überdehnt wird und
platzt, so daß dieser Teil als Ausschuß weggeworfen werden muß;
im Endbereich, in dem der Wickel nicht genügend hart gewickelt
ist, kommt es zu einem seitlichen Verschieben der Lagen relativ
zueinander, so daß die Stirnseiten der fertigen Rolle ausgefranst
erscheinen und die Bahnränder leicht beschädigt werden
können.
Ganz allgemein ist man bestrebt, die Primärstrecke so schnell
wie möglich zu durchlaufen. Die Verweildauer des entstehenden
Wickels in der Primärstrecke ist somit klein im Verhältnis zur
Verweildauer in der Sekundärstrecke. Demgemäß entstehen in der
Primärstrecke nur wenige Zentimeter des Wickeldurchmessers.
Dennoch kommt es auf diese ersten Zentimeter durchaus an. Ein
schlecht aufgebauter Kern mit zu geringer oder zu großer Härte
erlaubt nämlich keinen einwandfreien Aufbau des übrigen Wickels.
Das Problem ist besonders gravierend bei druckempfindlichen Papieren,
z. B. NC-Papieren, wobei dem Anpressen des Tambours mit
dem hierauf befindlichen, entstehenden Wickel gegen die Mantelfläche
der Tragtrommel enge Grenzen gesetzt sind.
Es ist bereits bekannt, bei Wickelmaschinen eine Entlastungsvorrichtung
vorzusehen, mit welcher das Gewicht des Tambours
teilweise oder ganz eliminiert wird. Es wird verwiesen auf
GB-PS 12 97 812, FR-PS 15 13 694, US-PS 19 23 670.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wickelmaschine
gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 derart zu gestalten,
daß die Wickelhärte vom Anfang bis zum Ende des Wickels den gewünschten
Verlauf hat, d. h. daß eine extreme Härte im Kernbereich
sowie der plötzliche Abfall der Härte im mittleren oder
äußeren Bereich vermieden wird und daß sich die Wickelhärte in
jedem Augenblick des Wickelvorganges unter Kontrolle befindet;
dabei soll die Wickelhärte bei Bedarf auch ohne das Aufbringen
eines Liniendruckes zwischen dem entstehenden Wickel und der
Mantelfläche der Tragtrommel beeinflußt werden können. Außerdem
soll natürlich der maschinelle Aufwand möglichst gering gehalten
werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch
1 gelöst. Durch das Zusammenspiel der kennzeichnenden
Merkmale findet ein Synchronlauf bezüglich der Schwenkbewegung
der beiden Primärhebel sowie des Zentrums-Antriebes statt.
Durch den Sensor läßt sich der radiale Abstand zwischen Tambour
und Tragtrommel jederzeit genau erfassen. Die Antriebs-Stelleinrichtung,
d. h. jene Stelleinrichtung, die den Zentrums-Antrieb
I verstellt, kann in radialer Richtung ebenfalls entsprechend
verfahren werden, so daß die Achsen des Zentrums-Antriebs
I und des Tambours zu jedem Zeitpunkt miteinander
fluchten, ungeachtet dessen, daß der Wickel je nach seiner
Wickellage in bezug auf die Tragtrommel eine unterschiedliche
Dicke hat.
Eine interessante Weiterbildung der Erfindung ist in Anspruch 2
gekennzeichnet. Hierbei sind die beiden Komponenten des Antriebes,
nämlich Motor und Getriebe, auf einem um die Tragtrommelachse
schwenkbaren Träger abgestützt. Die Wickelmaschine gemäß der eingangs genannten Entgegenhaltung
DE-PS 32 44 510 weist zwar auch einen schwenkbaren
Träger auf. Diese dient jedoch nur zum Tragen des Getriebes,
das den Tambour nur zu Beginn des Wickelvorganges antreibt.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin
ist im einzelnen folgendes dargestellt:
Die Fig. 1 bis 3 zeigen einen Poperoller in drei verschiedenen
Arbeitsphasen beim Wickeln eines sogenannten LWC-Papieres.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen denselben Poperoller gemäß der Fig.
1 bis 3, wiederum in drei verschiedenen Arbeitsphasen, jedoch
beim Wickeln eines NC-Papieres.
Fig. 7 zeigt den Poperoller in einer Aufrißansicht, wobei
einige Teile geschnitten dargestellt sind.
Fig. 8 gibt eine Schnittansicht gemäß der Schnittebene A-B in
Fig. 7 wieder.
Der Poperoller weist ein Maschinengestell 1 auf, in dem u. a.
eine Tragtrommel 2, zwei Primärhebel 3 sowie zwei Sekundärhebel
4 gelagert sind. Die beiden Primärhebelpaare 3 und 4 umfassen
jeweils an ihren oberen Enden eine Gabel, in der ein entspre
chender Lagerzapfen eines Tambours 5 aufgenommen wird. Die
beiden Primärhebel 3 haben einen Schwenkantrieb 6, der schema
tisch durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist, und
der in der Praxis aus einer pneumatischen Einheit bestehen
kann. Der Schwenkantrieb 6 greift an den Primärhebeln 3 an, und
zwar an einem Gelenk 7. Wie man erkennt, besteht zwischen der
Drehachse M der Tragtrommel 2 und dem Schwenkmittelpunkt M′ der
Primärhebel 3 eine gewisse Exzentrizität. Diese Exzentrizität
braucht jedoch nicht zwingend vorgesehen zu werden. Aufgrund
der speziellen Ausgestaltung der Erfindung, nämlich der Mög
lichkeit des radialen Positionierens des Tambours, könnten die
Drehachse M der Tragtrommel 2 und der Schwenkmittelpunkt M′ der
Primärhebel 3 auch zusammenfallen.
In gleicher Weise ist auch den beiden Sekundärhebeln 4 ein
Schwenkantrieb 8 zugeordnet, dessen eines Ende an einem Lager 9
am Maschinengestell 1 gelagert ist, und dessen anderes Ende an
einem Gelenk 10 an den Primärhebeln 4 angreift.
Eine Blasleitung 11 mit Blasdüsen 12 dient zum Aufwickeln des
Anfangs einer Papierbahn 13 auf dem Tambour 5. Im Maschinenge
stell 1 ist eine horizontale Laufbahn 14 vorgesehen, auf der
ein Wickel 15 bei seinem Entstehen in der Sekundärstrecke gela
gert ist, und zwar mittels der Lagerzapfen des Tambours 5.
In den Fig. 4 bis 6 ist schematisch eine Tambour-Stelleinrichtung 20
gezeigt. Diese besteht aus einer pneumatischen oder hydrauli
schen Einheit und dient dazu, den Tambour 5 in bezug auf die
Tragtrommel 2 zu positionieren. Die Tambour-Stelleinrichtung 20 - je eine
einem jeden Lagerzapfen des Tambours 5 zugeordnet - werden in
Richtung der ausgezogenen Pfeile gemäß der Fig. 4 bis 6 im
Sinne des Abhebens des Tambours 5 von der Tragtrommel 2 beauf
schlagt.
Aus den Fig. 7 und 8 erkennt man außerdem, in welcher Weise
der Tambour 5 durch Zentrumsantriebe I bzw. II antreibbar ist.
Zunächst soll der Zentrumsantrieb I näher betrachtet werden. Dieser
Zentrumsantrieb I, umfassend Motor 21 und Getriebe 22 ist auf einem eigenen Lagerbock 23 gelagert,
der Bestandteil des Maschinengestelles 1 ist. Er ist einerseits
in Richtung eines Doppelpfeiles 24 horizontal verschiebbar, so
daß eine Kupplung 25 in Eingriff bzw. außer Eingriff gelangen
kann, zum anderen ist er in Richtung eines Doppelpfeiles 26 ver
tikal verschiebbar. Dies hat den Sinn, stets ein genaues Fluch
ten der Drehachse 27 des Tambours 5 und der Drehachse 28 des
Abtriebzapfens eines Getriebes 22 herzustellen und beizubehalten.
Die Beibehaltung dieses Fluchtens wird erreicht durch einen
hier nicht dargestellten Sensor, der den Abstand zwischen Trag
trommel 2 und Tambour 5 erfaßt, und der ein Signal an eine An
triebs-Stelleinrichtung 29 abgibt (siehe Fig. 8). Diese An
triebs-Stelleinrichtung sorgt für ein entsprechendes Verstellen
des Zentrumsantriebs I in Richtung des Doppelpfeiles 26. Hier
durch wird sichergestellt, daß der Zentrumsantrieb I aus
schließlich ein Drehmoment auf den Tambour 5 überträgt, nicht
jedoch Kräfte wie etwa das Gewicht des Zentrumsantriebs I.
Beim Verschwenken des Tambours 5 mit dem darauf befindlichen
Teilwickel um die Tragtrommel 2 muß für absoluten Gleichlauf
der beiden Primärhebel 3 gesorgt werden. Ist der Zentrumsan
trieb I - so wie hier dargestellt - auf einem eigenen Lagerbock
23 gelagert, so muß dieselbe Synchronisierung auch bezüglich
der Verschwenkbewegung des Zentrumsantriebs I hergestellt wer
den. Wie dies im einzelnen geschieht, erkennt man wiederum aus
den Fig. 7 und 8. Eine Synchronisierwelle 30 weist Zahnräder
31 auf, die mit den entsprechenden Zahnsegmenten 32 der beiden
Primärhebel 3 und des Zentrumsantriebes I kämmen.
Der Zentrumsantrieb II kann zusätzlich zum Zentrumsantrieb I vorge
sehen werden. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig. Auch
hier ist wiederum ein mechanisches Ankoppeln dieses Zentrumsan
triebes II an den betreffenden Lagerzapfen des Tambours 5 vor
gesehen. Wie man sieht, liegen die beiden Zentrumsantriebe I
und II auf zwei verschiedenen Seiten der Maschine. So kann bei
spielsweise der Zentrumsantrieb I auf der Führerseite der Ma
schine sein. Aber auch der umgekehrte Fall ist möglich.
Von oben her wirken auf die beiden Zapfen des Tambours 5 je
weils Tambourhalter 35. Diese haben die Aufgabe, ein Tanzen des
Tambours 5 beim Betrieb der Maschine zu behindern. Sie spannen
gewissermaßen - zusammen mit der Tambour-Stelleinrichtung 20 -
die Tambourzapfen fest ein und positionieren diese. Ein ent
sprechender Antriebshalter 36 ist dem Zentrumsantrieb I zuge
ordnet. Dabei können der eine Tambourhalter 35 und der An
triebshalter 36 starr miteinander verbunden sein.
Die Arbeitsweise der Maschine soll zunächst beschrieben werden
anhand der Fig. 1 bis 3, auf der - wie erwähnt - normale Pa
piere gefahren werden, die nicht druckempfindlich sind. Dabei
sind die einzelnen Positionen des Tambours - gegebenenfalls mit
hierauf befindlichem angefangenen oder fertigen Wickel 15 - mit
den Großbuchstaben A, B, C, D, E′, E, F bezeichnet.
Fig. 1 zeigt jene Arbeitsphase, in der ein Wickel 15 fertig
ist, und ein neuer Wickel begonnen werden soll. Der Wickel 15 be
findet sich in der Position E′, während sich der Tambour 5 in
der Position B befindet. Auf dem Wege von A nach B wurde Tam
bour 5 bereits vom Zentrumsantrieb I angetrieben und auf die
Drehzahl der Tragtrommel 2 gebracht, jedoch nur mit gegenläufi
gem Drehsinn. In der Position B wird der Tambour sodann radial
etwas abgesenkt auf die Position C, so daß er mit der Mantel
fläche der Tragtrommel 2 zum Zwecke des Aufwickelns der
Bahn 13 in Berührung gelangt. Der Bahnanfang der von links her
angeführten Bahn 13 wird mittels der Blasdüsen 12 auf den Tam
bour 5 aufgewickelt. Auf dem Wege von C über D bis E′ befindet
sich der Tambour bzw. der im Entstehen begriffene Wickel in
Kontakt mit der Mantelfläche der Tragtrommel. Zwischen B und E
arbeitet außerdem noch der Zentrumsantrieb I, indem er in den
Tambour 5 ein Drehmoment einleitet. Nach dem Verbringen des
fertigen Wickels 15 in die Position F gelangt auch der Tambour
5 mit dem neuen Wickel in die Position D. Bis zum Erreichen der
Position E wird der im Entstehen begriffene Wickel sowohl durch
Reibungsmitnahme an der Tragtrommel 2 als auch durch den Zentrums
antrieb I angetrieben. Erst in der letzten Phase zwischen E und
E′ findet nur noch ein Antrieb durch Anpressen des Wickels ge
gen die Tragtrommel 2 und somit durch Reibungsmitnahme statt.
Anders liegen die Verhältnisse bei dem Betreiben der Maschine
gemäß der Fig. 4 bis 6. Das wichtigste Merkmal dieser Be
triebsweise besteht darin, daß der im Entstehen begriffene
Wickel von Anfang bis Ende zu keinem Zeitpunkt gegen die Man
telfläche der Tragtrommel 2 angedrückt wird. Die Bahnspannung
und damit auch die Wickelhärte werden ausschließlich durch die
beiden Zentrumsantriebe I, II gesteuert.
Im übrigen sind diese beiden Arbeitsweisen - für normale Pa
piere gemäß der Fig. 1 bis 3 und für druckempfindliche Pa
piere gemäß der Fig. 4 bis 6 - in den folgenden Tabellen
dargestellt.
Claims (7)
1. Wickelmaschine zum Aufwickeln einer laufenden Bahn aus Papier,
Folie od. dgl., mit einer bahnbreiten Tragtrommel,
einem Tambour, auf dem die Bahn zu einem Wickel aufgewickelt
wird, einem Paar von Primärhebeln, die jeweils an
ihrem einen Ende eine Gabel zur Aufnahme eines Lagerzapfens
des Tambours aufweisen, und die mit dem anderen Ende im Bereich
der Tragtrommelachse derart gelagert sind, daß der
Tambour aus einer ersten Position oberhalb der Tragtrommel
in Laufrichtung der Bahn um die Tragtrommel herum um etwa
90° verschwenkbar ist und dabei eine Primärstrecke durchläuft,
bis er eine zweite Position erreicht, in welcher der
Tambour mit dem noch unfertigen Wickel von einer im wesentlichen
horizontalen Führungsbahn (Sekundärstrecke) geführt
wird, welche Führungsbahn sich von der zweiten Position bis
zu einer dritten Position erstreckt, ferner mit je einem
Schwenkantrieb für die Primärhebel, wobei ein Zentrumsantrieb,
der auf der Primärstrecke im Bereich der Tambourachse
ein Drehmoment einleiten kann, mit einem der Primärhebel
gekoppelt ist, so daß er mit dem Tombour die Primärstrecke
durchläuft,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- a) es ist eine Tambour-Stelleinrichtung (20) vorgesehen, um den radialen Abstand zwischen Tambourachse und Tragtrommelachse einzustellen;
- b) es ist ein Sensor zum Erfassen der radialen Abstandes zwischen Tambour (5) und Tragtrommel (2) vorgesehen;
- c) es ist eine Antriebs-Stelleinrichtung (27) zum radialen Verstellen des Zentrums-Antriebes (I) entsprechend dem Sensorsignal vorgesehen.
2. Wickelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Zentrums-Antrieb (I) einen Motor (21) und ein Getriebe
(22) umfaßt, die auf einem um die Tragtrommelachse schwenkbaren
Träger abgestützt sind.
3. Wickelmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tambour-Stelleinrichtung (20) hydraulische
oder pneumatische Einheiten umfaßt, von denen jeweils eine
einem der Lagerzapfen des Tambours (5) zugeordnet ist.
4. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Antrieb durch eine mechanische
Kupplung (25) an den einen der beiden Lagerzapfen des Tambours
(5) ankuppelbar ist.
5. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Tambour (5) ein Tambourhalter (35)
zugeordnet ist, der eine der Tambour-Stelleinrichtung (20) entgegengerichtete
Kraft auf die beiden Lagerzapfen aufbringt,
um eine definierte Linienkraft zu erzeugen.
6. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Antrieb ein Antriebshalter (36) zugeordnet
ist, der eine der Antriebs-Stelleinrichtung (29)
entgegengerichtete Kraft auf den Antrieb aufbringt.
7. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß ein zweiter Zentrumsantrieb (II) vorgesehen
ist, der auf der Sekundärstrecke in der Tambourachse
ein Drehmoment einleiten kann, und zwar an dem dem ersten
Zentrumsantrieb (I) gegenüberliegenden Lagerzapfen des
Tambours (5).
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