DE4201327A1 - Wickelvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung für Warenbahnen, die eine rauhe Oberfläche aufweisen, wie Film, Folien, Vlies und insbesondere Papierbahnen, wobei der Wickelvorrichtung eine hydraulisch oder pneumatisch betätigte Andruckwalze zugeordnet ist, die die Warenbahn mittels Druckzylindern gegen eine Wickelhülse bzw. die darauf gewickelten Lagen der Warenbahn preßt.

Entsprechende Aggregate sind als Längsschneider, Poperoller, Tragtrommelroller usw. bekannt. Die vorliegende Erfindung wird daher am Beispiel eines Tragtrommelrollers beschrieben, ohne sie jedoch darauf zu beschränken. Bei allen diesen Aggregaten tritt das Phänomen auf, daß Warenbahnen mit glatten Oberflächen ohne besondere Schwierigkeiten gewickelt werden können, während Warenbahnen mit rauhen Oberflächen, wie sie beispielsweise bei Streichrohpapieren auftreten, zu Schwingungen in der Wickelvorrichtung führen, die so weit gehen können, daß die zu wickelnde Warenbahn abreißt oder daß sogar die Wickelrolle aus der Führung springt.

Die in der Wickelmaschine auftretenden Schwingungen resultieren nicht aus der Unwucht der Wickelrolle, wie das zunächst zu vermuten war, sondern gehen auf deren Unrundheit bzw. auf Härteunterschiede in der Wicklung zurück. Durch diese Unrundheit treten zwischen Wickelrolle und Tragtrommel bzw. Andruckwalze Schläge auf. Die Wickelrolle tanzt also auf der bzw. den Tragtrommeln und schlägt gegen die Andruckwalze.

Die im Zusammenhang mit diesem Phänomen unternommenen Untersuchungen ergaben, daß die Wickelrollen harte und weiche Bereiche aufwiesen oder unrund gewickelt waren. Beide Ursachen, die auch gemeinsam auftreten können, führen dazu, daß die Wickelrolle während des Wickelns gegen die Andruckwalze stößt, was um so stärker ist, je größer der Durchmesser der Wickelrolle wird und, da diese Stöße rhythmisch erfolgen, d. h. bei jeder Umdrehung, Schwingungen in der Wickelvorrichtung auftreten, die zu ernsthaften Störungen führen.

Aus der DE-OS 39 24 612 ist ein Tragtrommelroller bekannt, der zum Wickeln von weichen Papiersorten dient und bei weichen Papiersorten einen ruhigen Aufwickelvorgang gewährleisten soll. Die Wickelrolle, die von zwei Tragtrommeln angetrieben wird, wird bis zur Erreichung des nötigen Eigengewichtes zusätzlich durch eine Andruckwalze angepreßt und steht mit einer in Hebeln gelagerten Dämpfungsrolle in Eingriff. Die Dämpfungsrolle ist an einer Traverse gelagert, die durch Druckzylinder bewegt, d. h. an die Wickelrolle angedrückt werden kann. Gleichzeitig nimmt diese Traverse eine Bremsleiste auf, die sich nach rückwärts erstreckt und zu einer Bremszange führt. Wird die Wickelrolle unrund, so werden Schläge durch die Abbremsung der Bewegung der Wickelrolle mittels der gebremsten Bremsrolle teilweise kompensiert.

Abgesehen von der recht aufwendigen Konstruktion, die auch nur beim Wickeln auf zwei Tragrollen möglich ist, weist das Aggregat als Nachteil auf, daß die Bremse einem erhöhten Verschleiß unterliegt. Bei jeder Umdrehung der Wickelrolle erfolgt mindestens ein Schlag, der gedämpft werden soll. Da solche Roller mit Geschwindigkeiten von bis zu 3000 m/Min. laufen, ergeben sich, abhängig vom Durchmesser der Wickelrolle, 1000 und mehr Schläge pro Minute, d. h., daß eine kontinuierliche Reibung zwischen den Bremsbacken und der Bremsleiste besteht, die zu einem sehr schnellen Verschleiß führt. Desweiteren ist der Druck, mit dem die Dämpfungsrolle angedrückt wird, zwar regelbar, jedoch während der einzelnen Umdrehung der Wickelrolle als solcher konstant.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden und die Schwingungen, die durch Stöße bzw. Schläge zwischen Andruckwalze bzw. Dämpfungswalze und Wickelrolle auftreten, weitgehend auszugleichen bzw. zu vermeiden.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung geben die Unteransprüche wieder.

Durch das Schlagen der Wickelrolle gegen die Andruckwalze treten in den Druckzylindern, mit dem die Andruckwalze bzw. Dämpfungswalze gegen die Wickelrolle gepreßt wird, kurzfristig Druckerhöhungen im Hydrauliksystem des Druckzylinders auf. Da diese nicht ausgeglichen werden können, muß die Wickelrolle der Andruckwalze ausweichen, was zu den beschriebenen Schwingungen führt. Papierbahnen usw. werden mit Geschwindigkeiten gewickelt, die bei 1000 und mehr m/Min. liegen. Bei einem Durchmesser der Wickelrolle von ca. 1 m werden dann pro Min. mehr als 300 Schläge auf die Andruckwalze, bei einer Geschwindigkeit von 3000 m/Min. 1000 Schläge und mehr ausgeübt. Durch die Verbindung des Druckzylinders der Andruckwalze oder bei Poperollern des Druckzylinders zum Andruck des Tambour an die Tragtrommel mit einem in der Nähe angeordneten Puffer können diese Schläge abgefedert werden, d. h., daß nicht mehr die Wickelrolle, sondern die Andruckwalze ausweicht, der Andruckwalze werden also sozusagen Stoßdämpfer zugeordnet, die den ruhigen Lauf der Wickelrolle garantieren. Beim Poperoller, bei dem die Lagerung des Tambour über Druckzylinder gesteuert wird, wird die Tambourbewegung gedämpft. Wichtig ist dabei, daß die Puffer sehr nahe an den Druckzylindern angeordnet sind, damit nicht die Pufferleistung durch Verluste in der Druckleitung vermindert bzw. aufgezehrt wird.

Der Puffer als solcher ist ein mit Druckgas gefüllter Ausgleichsbehälter, dessen Gasraum vom Hydraulikraum vorteilhaft durch eine Membran geteilt ist. Prinzipiell wäre natürlich auch ein Puffer denkbar, der keine Membranteilung aufweist und bei dem der Gasraum sich einfach oberhalb des Flüssigkeitsspiegels, also oberhalb der Hydraulikflüssigkeit, befindet. Da in solchen Fällen jedoch immer die Gefahr besteht, daß sich unkontrollierte Gasmengen in der Hydraulikflüssigkeit lösen und somit der erforderliche Vordruck reduziert wird, ist die Ausführung des Puffers mit Membran vorzuziehen.

Bei der Auslegung der Größe des Puffers, genauer gesagt bei der Auslegung der Größe des Gasraums des Puffers, ist das Volumen des jeweiligen Druckzylinders zu beachten, desweiteren muß berücksichtigt werden, wie groß die Unrundheit der Wickelrolle sich ausgestalten kann. Die Durchmesseränderung, gemessen an verschiedenen Punkten des Umfangs der Wickelrolle, ergibt ein Maß für die Lageveränderung des Kolbens im Zylinder und damit für die Änderung des Volumens des Zylinders, wenn ein Puffer angeschlossen ist. Es hat sich daher als zweckmäßig erwiesen, den Gasraum des Puffers so zu dimensionieren, daß er mindestens das 2fache Volumen der max. möglichen Volumenänderung im Zylinder aufweist.

Wie bereits ausgeführt, treten die Schläge und damit die Volumenänderungen im Zylinder sehr rasch hintereinander auf. Damit der Puffer wirksam werden kann, soll die Verbindung zwischen Puffer und Druckzylinder einen großen Querschnitt aufweisen, vor allen Dingen soll der Querschnitt dieser Ausgleichsleitung wesentlich größer sein als der Querschnitt der zum Zylinder führenden Druckleitung. Er soll mind. das 2fache des Querschnitts der Druckleitung, die zum Zylinder führt, betragen, der max. Wert wäre der Querschnitt des Druckzylinders.

Bevorzugt liegt der Durchmesser der Druckleitung zwischen 20 und 40% des Druckzylinderquerschnitts.

Der Hydraulikdruck im System ist üblicherweise regelbar. Er richtet sich nach dem Material der jeweils gewickelten Warenbahn sowie der Druckzylinderart und ihrer Anordnung an den Tragarmen der Andruckwalze. Bei großzügiger Bemessung des Gasraumes im Puffer ist es nicht erforderlich, den Gasdruck für jeden Einsatzzweck neu einzustellen, sondern es reicht ein einmal eingebrachter Gasdruck, der auf den Minimaldruck im System während des Arbeitseinsatzes abgestellt ist. Wird der Systemdruck erhöht, so verringert sich damit automatisch das zur Verfügung stehende Gasvolumen, d. h. der Gasraum wird verkleinert, bei großzügiger Bemessung des Gasraumes ändert sich dadurch aber das Dämpfungsverhalten des Puffers nicht. Als Gas wird dabei zweckmäßig Stickstoff eingesetzt, ein Gas, was preisgünstig zur Verfügung steht und unbedenklich ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt als Seitenansicht einen Tragtrommelroller mit zwei Tragwalzen,

Fig. 2 als Ausschnitt einen Schnitt durch den Druckzylinder einer Andruckwalze,

Fig. 3 einen Poperoller in Seitenansicht.

Die Materialbahn (1) wird über die Meßwalze (15) der angetriebenen Tragtrommel (13′) eines Tragtrommelrollers zugeführt - Fig. 1 - und dort mittels der Andruckwalze (2) auf die Wickelhülsen (3) gedrückt. Durch die Umdrehung der angetriebenen Tragtrommel (13′) wird die auf beiden Tragtrommeln (13, 13′) aufliegende Wickelhülse (3), die durch Dorne (14) zentriert wurde, in Richtung des Pfeiles (A) gedreht, so daß sich die Materialbahn (1) in Lagen (4) auf die Wickelhülse (3) aufwickelt. Die Andruckwalze (2), die mit der obersten Lage (4) der Materialbahn (1) auf der Wickelhülse (3) in Eingriff steht, wird durch einen Druckzylinder (5) angedrückt, um eine möglichst gleichmäßige Wickelhärte auf der gesamten Wickelrolle (12) zu erreichen.

Gemäß Fig. 3 läuft die Materialbahn (1) auf die angetriebene Tragtrommel (13′) auf. Die Achse (18) des Tambour (19) wird in Gabeln (16), die die äußeren Enden der beidseitig an den Stirnseiten der Tragtrommel (13′) angeordneten Schwenkhebel (17) bilden, geführt. Der Tambour (19) liegt dabei, wie der gestrichelten Darstellung zu entnehmen, auf der Tragtrommel (13′) auf, wandert jedoch mit zunehmendem Durchmesser, wie ebenfalls gestrichelt als Pos. (B) dargestellt, im Gegenzeigersinn an der Tragtrommel (13′) entlang - auf die Darstellung der Schwenkhebel (17) in dieser Position ist aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet worden - und wird dann in die Lagerböcke (20) abgelegt, die durch einen Druckzylinder (5′) in Richtung der angetriebenen Tragtrommel (13′) gedrückt werden, so daß die äußerste Lage (4) der Materialbahn (1) mit der angetriebenen Tragtrommel (13′) weiterhin in Eingriff steht.

Ein Puffer (7) ist über die Ausgleichsleitung (6) mit dem Druckzylinder (5) bzw. in analoger Form mit dem Druckzylinder (5′) des Poperollers verbunden. Er enthält einen Gasraum (8), der mit Stickstoff gefüllt ist. Von dem Gasraum (8) ist durch die Membran (11) der Hydraulikraum (10) abgeteilt. Der über Kolbenringe (22) gegenüber dem Druckzylinder (5) bzw. (5′) abgedichtete Kolben (21) bewegt sich bei Beaufschlagung mit Hydraulikflüssigkeit, die durch die Druckleitung (9) dem oberen Totraum (23) zugeführt wird, von diesem hinweg, sobald im Gasraum (8) der Druck so weit angestiegen ist, daß er dem Druck im Hydrauliksystem entspricht.

Weist die Wickelrolle (12) bzw. der Tambour (19) eine Schwiele (24), also eine Erhöhung auf, so wächst diese nicht schlagartig aus den Lagen (4) der Materialbahn (1) nach außen, sondern steigt relativ sanft auf den Maximalwert. Die plötzliche Druckänderung im Hydrauliksystem ergibt sich also nicht durch einen scharfen Vorsprung, sondern durch die hohe Geschwindigkeit, mit der die Wickelrolle (12) bzw. der Tambour (19) umläuft. Dieser schlagartige Druckanstieg im Hydrauliksystem wird durch die Kompression des Stickstoffes im Gasraum (8) wesentlich gedämpft, d. h., daß der Tambour (19) mit seinen Lagern (20) zwar auf dem Bett (25) des Ständers (26) des Poperollers verschoben wird und auch von dem Druckzylinder (5′) wieder in die Ausgangslage, also in die Anlagestellung an der Tragtrommel (13) gebracht wird, jedoch ist der aufgetretene Schlag so gedämpft, daß die Schwingungskurve verschoben wird, flacher ausfällt und kein Aufschaukeln erfolgt. Analog gelten die Ausführungen für den Tragtrommelroller, bei dem statt der Wickelrolle (12) die Andruckwalze (2) abgepuffert wird, wodurch auch hier die Schläge wesentlich weicher erfolgen und das Tanzen der Wickelrolle (12) auf der Tragtrommel (13′) bzw. (13′ und 13) nahezu ausgeschaltet wird.

Claims (6)

1. Wickelvorrichtung für Warenbahnen, die eine rauhe Oberfläche aufweisen, wie Film, Folien, Vlies und insbesondere Papierbahnen, wobei der Wickelvorrichtung eine hydraulisch oder pneumatisch betätigte Andruckwalze zugeordnet ist, die die Warenbahn mittels Druckzylindern gegen eine Wickelhülse bzw. die darauf gewickelten Lagen der Warenbahn preßt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Druckzylinder (5) über eine Ausgleichsleitung (6) mit einem in Zylindernähe angeordneten Puffer (7) verbunden ist.

2. Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Puffer (7) ein mit Druckgas gefüllter Ausgleichsbehälter ist, dessen Druckgasraum (8) vom Hydraulikraum (10) durch eine Membran (11) getrennt ist.

3. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Gasraumes (8) des Puffers (7) gleich oder größer der doppelten der max. durch Unrundlauf der Wickelrolle (12) in dem Druckzylinder (5) auftretenden Volumenänderung ist.

4. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Querschnitt der Ausgleichsleitung (6) gleich oder größer dem doppelten Querschnitt der zum Druckzylinder (5) führenden Druckleitung (9) ist.

5. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der lichte Querschnitt der Ausgleichsleitung (6) 20 bis 40% des Querschnittes des Druckzylinders (5) beträgt.

6. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck im Puffer (7) auf den minimal im System auftretenden Arbeitsdruck eingestellt ist.