DE4401804A1 - Verfahren zum Aufwickeln einer laufenden Bahn sowie Wickelmaschine zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die folgenden Druckschriften sind relevant:
(1) DE 40 07 329
(2) DE 32 44 510
(3) FR 15 13 694
(4) GB 12 97 812
(5) US 19 23 670
(6) EP 0 483 092 A1.

Der Oberbegriff von Anspruch 1 geht von Druckschrift (1) aus.

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 Gabe in der Primärhebeln 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 Linienkraft und damit eine bestimmte Wickelhärte zu erzielen. Auch in der Sekundärstrecke wird der Linienkraft 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, wobei ganz am Anfang eine harte Kernwicklung besonders wichtig ist. 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. Im Wickel dürfen keine die Papierbahn beeinträchtigenden oder zerstörenden Radial- oder Tangentialspannungen auftreten.

All dies wurde bisher angestrebt, jedoch nicht erreicht. Wickelmaschinen bekannter Bauart erzeugen statt dessen z. B. Wickel, bei denen der Kern entweder extrem weich oder 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 weiche oder harte Kern, unbrauchbar ist, weil nämlich die Bahn in diesem Bereich gestaucht 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 (zu geringe oder zu große Härte) erlaubt nämlich keinen einwandfreien Aufbau des übrigen Wickels.

Das Problem ist besonders gravierend bei druckempfindlichen Papieren, z. B. selbstdurchschreibenden (SD-)Papieren, wobei dem Anpressen des Tambours mit dem hierauf befindlichen, entstehenden Wickel gegen die Mantelfläche der Tragtrommel enge Grenzen gesetzt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufwickeln einer laufenden Bahn gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 derart zu gestalten, daß die Wickelhärte vom Anfang bis zum Ende der Rolle den gewünschten Verlauf hat, d. h. daß die extreme Weichheit 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 einer Linienkraft 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.

Die Erfinder haben zunächst erkannt, daß die mangelhafte Qualität der auf bekannten Wickelmaschinen erzeugten Wickel auf eine Reihe von Störeinflüssen zurückgeht. Diese sind im einzelnen:
Schwenken des Tambours entlang des Umfangs der Trommel, stoßartiges Aufsetzen des angewickelten Tambours auf der Führungsbahn,
Stöße und damit Unregelmäßigkeiten, verursacht durch die Übergabe des Tambours vom Primärhebel-Paar an das Sekundärhebel-Paar,
Unregelmäßigkeiten beim Wechsel der Antriebe.

Die Erfinder haben weiterhin erkannt, daß sämtliche der genannten Störeinflüsse vermieden werden können, wenn zwei voneinander unabhängige Tambourantriebe vorgesehen werden. Jeder dieser Antriebe kann während des gesamten Wickelvorganges wirksam sein, so daß die Wickelqualität einzig und alleine in steuerbarer Weise von dem betreffenden Zentrumsantrieb bestimmt wird, ohne daß der Wickel gegen die Tragtrommel angepreßt wird. Das Anpressen gegen die Tragtrommel erfolgt höchstens noch in geringem Maße, um zu verhindern, daß Luft im Wickel eingeschlossen wird. Durch die Anordnung zweier Tambourantriebe - wohlgemerkt jeweils einen auf jeder Maschinenseite - ist es möglich, einen Tambour ohne Übergabe von einem Schwenkhebel-Paar an einen anderen vollzuwickeln, dabei aber gleichzeitig den anderen Antrieb zum Abbremsen des vorausgegangenen Tambours mit fertigem Wickel abzubremsen und nach Entnahme in der Abgabeposition diesen zweiten Antrieb zurückzuführen in den Bereich der Tragtrommel und damit in Bereitschaft zum Antreiben eines weiteren Tambours. Ganz entscheidend ist hierbei, daß wenigstens annähernd der gesamte Wickelprozeß beim Herstellen eines Wickels von ein und demselben Zentrumsantrieb vorgenommen wird. Die Zentrumsantriebe wechseln sich somit ab. Zunächst wird ein erster Wickel mittels eines ersten Zentrumsantriebes und eines ersten Tambours von Anfang bis Ende aufgewickelt, sodann wird ein zweiter Wickel von einem zweiten Zentrumsantrieb und einem zweiten Tambour, von Anfang bis Ende aufgewickelt, usw. Es werden somit beim Wickeln eines Wickels höchstens während einer ganz kurzen Zeitspanne beide Zentrumsantriebe gleichzeitig eingesetzt.

Dies ist anders bei Dokument (6). Dort ist in den Fig. 6 und 7 sowie in den Ansprüchen 4 und 10 zwar auch die Rede von zwei Zentrumsantrieben. Jedoch arbeiten diese gleichzeitig, was zwangsläufig zu Ungleichförmigkeiten des Bahnspannungsverlaufes führt. Jedesmal dann, wenn einer der beiden Zentrumsantriebe zu dem anderen zugeschaltet wird, kommt es zu einer stoßweisen Belastung oder Entlastung.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figuren zeigen eine Wickelmaschine zum Aufwickeln einer Papierbahn.

In Fig. 1 erkennt man eine Tragtrommel 1, die in einer Stuhlung gelagert ist. Die Tragtrommel 1 weist einen Antrieb auf. Eine Papierbahn wird von einer nicht gezeigten Papiermaschine herangeführt und umschlingt die Mantelfläche der Tragtrommel 1 auf einem Teil ihres Umfangs. Man erkennt ferner ein Magazin 3 zum Speichern einer Anzahl von Tambouren. Das Magazin 3 umfaßt u. a. ein Führungsschienen- Paar 3.1 zum Tragen und Heranführen der Tamboure. Man erkennt einen Tambour 4, der auf dem Führungsschienen-Paar 3.1 ruht, ferner einen Tambour 4.1, der bereits von dem einen Hebel 5.1 eines Doppelhebels 5 erfaßt ist. Eine Halteklaue 5.2, die von einer pneumatischen Einheit 5.3 betätigt wird, sorgt für ein zuverlässiges Festhalten des Tambours 4.1 an Hebel 5.1. Es versteht sich, daß ein Doppelhebel 5 der dargestellten und beschriebenen Art auf beiden Seiten der Maschine angeordnet ist und jeweils einen Lagerzapfen des einzelnen Tambours erfaßt.

Man erkennt ferner in der Darstellung von Fig. 1 einen Papierwickel 6. Dieser ist weitgehend fertig. Er befindet sich auf einem Tambour 4.2. Auf Tambour 4.2 wirkt ein Schlitten 7.1 ein, so daß eine gewisse Anpreßung zwischen Wickel 6 und Tragtrommel 1 entsteht. Diese hat hauptsächlich den Zweck, das Entstehen von Lufteinschlüssen zwischen den einzelnen Papierlagen des Wickels 6 zu verhindern. Man erkennt außerdem einen weiteren Schlitten 7.2 - gestrichelt dargestellt. Auf die Einzelheiten der Schlitten soll weiter unten noch eingegangen werden.

Fig. 2 zeigt eine weitere Arbeitsphase der Herstellung des Wickels 6. Wie man sieht, ist Wickel 6 hierbei von Tragtrommel 1 abgefahren. Doppelhebel 5 ist um die Hebelachse 5.4 verschwenkt, wobei Tambour 4.1 dem Schlitten 7.2 angenähert wurde. Wie man sieht, ist der Abstand zwischen der Mantelfläche der Tragtrommel 1 und der Mantelfläche des Wickels 6 nunmehr groß genug, daß Tambour 4.1 in den Schlitten 7.2 eingelegt werden kann. Man beachte, daß die Schlitten 7.1 und 7.2 paarweise angeordnet sind, wobei sich jeweils ein Schlitten eines Schlittenpaares auf einer Seite der Maschine und damit der Papierbahn 2 befindet.

Man erkennt weiterhin aus den Figuren einen Riementrieb 9 mit einem Riemen 9.1 sowie zwei Riemenscheiben 9.2, 9.3. Der Tambour 4.1 wird in der in Fig. 2 dargestellten Phase mittels des Riementriebes auf dieselbe Umfangsgeschwindigkeit wie die Tragtrommel 1 gebracht.

In der Darstellung gemäß Fig. 3 ist Tambour 4.1 in Schlitten 7.2 völlig abgesenkt. Schlitten 7.2 dient nunmehr zum Andrücken des Tambours 4.1 gegen die Tragtrommel 1 ein diesbezüglicher Tambourantrieb 8.1 wird eingekuppelt. Bezüglich der Einzelheiten wird auf Fig. 4 verwiesen. Der Riementrieb 9 wird nunmehr abgeschwenkt. Man erkennt eine Trennvorrichtung 10, die in Richtung des Pfeils 10.1 verfahrbar ist, so daß sie in den Weg der Papierbahn 2 hinein bewegbar ist, um die Papierbahn 2 durchzutrennen. Die Trennvorrichtung umfaßt ein streckenweise traversierendes, feststehendes oder rotierendes Messer, eine mit Druckwasser beschickte Düse, einen Laserstrahl oder andere Trenngeräte. Die Trennvorrichtung 10 weist ferner ein Blasrohr 10.1 auf. Mit den aus Blasrohr 10.1 austretenden Luftstrahlen läßt sich der Bahnanfang des nachfolgenden Papierbahnabschnittes nach oben blasen, so daß es die Mantelfläche des nunmehr eingelegten Tambours 4.1 umschlingt, womit das Aufwickeln eines neuen Wickels beginnt.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die Wickelmaschine. Die erste, gestrichelt dargestellte, Position I des Tambours 4.1 ist die Einlegeposition - siehe Fig. 3. Die zweite, ausgezogen dargestellte, Position II des Tambours 4.1 ist eine Zwischenposition, die der Tambour 4.1 dann einnimmt, wenn Papierwickel 6 bereits etwas angewachsen ist. Position III ist die Endposition, die der Tambour 4.2 mit fertigem Wickel einnimmt.

Wie man aus Fig. 4 ferner erkennt, ist auf der Triebseite T und auf der Führerseite F der Maschine jeweils ein Zentrumsantrieb 12 bzw. 22 vorgesehen. Der triebseitige Zentrumsantrieb 12 umfaßt einen Motor 12.1, ein Getriebe 12.2, eine elastische Kupplung 12.3 und eine Zahnkupplung 12.4. Der führerseitige Zentrumsantrieb 22 umfaßt in gleicher Weise einen Motor 22.1, ein Getriebe 22.2, eine elastische Kupplung 22.3 sowie eine Zahnkupplung 22.4.

Die beiden Zentrumsantriebe vermögen eine lineare Bewegung zwischen den Positionen I und III auszuführen. In gleicher Weise führen die Tamboure 4.1, 4.2 entsprechende Bewegungen zwischen den Positionen I und III aus. Die Bewegungen der Tamboure einerseits und der Antriebe andererseits sind synchronisiert. Dabei ist die Bewegung des einzelnen Antriebs 12 bzw. 22 entsprechend dem Wickelwachstum gesteuert. Die beiden Antriebe 12, 22 führen somit eine hin- und hergehende Bewegung zwischen den Positionen I und III aus. In der Einlegeposition - und zwar noch rechtzeitig vor der Aufnahme der Wickelarbeit - wird jeweils einer der beiden Zentrumsantriebe 12, 22 an den betreffenden Tambour angekoppelt, so daß dieser Zentrumsantrieb sofort Drehmoment auf den Tambour übertragen kann und die Papierbahn 2 vom ersten Augenblick des Aufwickelns der erforderlichen Zugspannung unterworfen wird. Während der eine der beiden Zentrumsantriebe Wickelarbeit leistet, wird der andere der beiden Zentrumsantriebe zum Abbremsen des den fertigen Wickel 6 tragenden Tambours 4.2 verwendet. Ist dieser Tambour mit dem Wickel stillgesetzt, so wird der betreffende Zentrumsantrieb in axialer Richtung abgefahren und damit von diesem Tambour abgekoppelt und zurückgefahren zur Position I, so daß er bereitsteht, um an den nachfolgenden leeren Tambour 4.1 angekoppelt zu werden. Auf diese Weise werden Totzeiten der Maschine vermieden. Die Anordnung der beiden Zentrumsantriebe auf den beiden Seiten der Maschine, d. h. auf Triebseite und auf Führerseite, hat den Sinn, eine gegenseitige Störung der Zentrumsantriebe zu vermeiden.

Fig. 5 zeigt wiederum eine Draufsicht auf die Maschine, und zwar nur auf die eine Seite und in einer gegenüber den Fig. 1-4 vergrößerten Darstellung. Man erkennt hieraus die Schlittenführungen. Man erkennt dabei im einzelnen wiederum den Tambour 4.1, das Tambourlager 4.4, eine Tambourglocke 4.5, eine Tambour-Laufbahn 4.6. Man erkennt ferner einen Teil der Stuhlung 30 der Maschine, einen außenliegenden Schlitten 7. 3, einen innenliegenden Schlitten 7.4. Der Linearantrieb 40 für die Schlitten ist als Pneumatikantrieb oder Hydraulikantrieb ausgebildet. Er umfaßt jeweils eine ortsfeste Kolbenstange 40.1 sowie einen doppelt wirkenden Zylinder 40.2.

Die Darstellung gemäß Fig. 6 ist eine Schnittansicht, und zwar entsprechend einem vertikalen Axialschnitt durch Tambour 4.2.

Man erkennt wiederum das Tambourlager 4.4, die Tambourglocke 4.5 sowie die Tambour-Laufbahn 4.6. Tambour 4.2 bewegt sich auf der Tambour-Laufbahn 4.6 in der Darstellung senkrecht zur Zeichenebene.

Die Tambourstuhlung 30 weist einen vertikalen Holm 30.1 auf. An diesem sind beidseits Wangen 30.2 einteilig angesetzt. Diese Wangen tragen Linearführungen 30.3. Wie man ferner sieht, greifen an den Schlitten die Linearbewegungszylinder 40.2 an.

Fig. 7 veranschaulicht die Schlittenführung in Seitenansicht, woraus man u. a. einen Tambour 4.1 mit im Durchmesser anwachsendem Wickel 6 erkennt.

Fig. 8 zeigt in einer Aufrißansicht einen Zentrumsantrieb, der an Tambour 4.1 angekoppelt ist. Man erkennt wiederum die Tambourglocke 4.5, die bereits erwähnte Zahnkupplung 12.4, eine kardanische Kupplung 12.3, einen Kupplungszylinder 12.5, ein Vorgelege 12.6, Linearführungen 40.1, einen Linearbewegungszylinder 40.5, einen Antriebsmotor 12.1 sowie ein Stuhlungsteil 30.5.

Fig. 9 zeigt wiederum die Wickelmaschine gemäß der Fig. 1-4, jedoch mit einer interessanten Variante. Hierbei ist ein Rohr 50 vorgesehen, das zwischen einer unteren Position (strichpunktiert dargestellt) und einer oberen Position (ausgezogen dargestellt) auf und ab verfahrbar ist. Dieses Rohr arbeitet wie folgt: Ist der Wickel 6 fertig, so fährt Rohr 50 in die obere Position und nimmt dabei die Papierbahn 2 mit nach oben, so daß diese eine Schlaufe bildet. In der oberen Position wird ein - hier nicht dargestelltes - Messer aus der Mantelfläche von Rohr 50 ausgefahren und die Papierbahn durchtrennt. Wie erwähnt, kann auch eine mit Druckwasser beschickte Düse oder ein Laserstrahl verwendet werden. Man beachte, daß sich das Messer nur über einen Teil der Länge des Rohres 50 erstrecken muß. Es genügt, die Papierbahn nur an einer Stelle zu schwächen. Nach dem Anritzen der Papierbahn kann an das Rohrinnere Luftdruck angeschlossen werden, so daß Luft durch entsprechende Schlitze im Rohr 50 austritt und die Papierbahn 2 restlos durchtrennt.

Ein wesentlicher Vorteil von Rohr 50 besteht darin, daß die Papierbahn zuverlässig getrennt wird, und daß das Anwickeln um Tambour 4.1 einwandfrei verläuft.

Wie man ferner sieht, ist der gesamten Maschine eine Beleimungseinrichtung 60 zugeordnet. Diese umfaßt ein Zuführrohr 60.1, das sich über die gesamte Maschinenbreite erstreckt, ferner eine Vielzahl von Leimdüsen 60.2, die - in dieser Ansicht gesehen - hintereinander dargestellt sind. Mit dieser Beleimungseinrichtung wird im Zusammenspiel mit der Andrückwalze 70.1 und der Trennvorrichtung 10 oder 50 eine Endblattverklebung vorgenommen.

Schließlich ist eine Einrichtung 70 vorgesehen, umfassend eine Andrückwalze 70.1 mit einem elastischen Überzug 70.2 sowie einen pneumatischen Antrieb 70.3. Diese Einrichtung hat den Sinn, das Entstehen von Lufteinschlüssen in den einzelnen Lagen des Wickels 6 zu unterbinden und während des Tambourwechsels die "eingewickelte" Bahnspannung aufrechtzuerhalten.

Claims (5)

1. Verfahren zum Aufwickeln einer laufenden Bahn aus Papier, Folie oder dergleichen zu einem Wickel,

• 1.1 mit einer bahnbreiten Tragtrommel, auf die die aufzuwickelnde Bahn aufläuft, und die diese auf einem Teil ihres Umfanges umschlingt;
• 1.2 mit einem Magazin zum Speichern einer Anzahl von Tambouren, deren jeder als Wickelkern dient;
• 1.3 mit einem Paar von Schwenkhebeln zum Abnehmen des einzelnen Tambours und zu dessen Überführung in seine Anwickelposition an der Tragtrommel;
• 1.4 mit einer Führungsbahn, auf der der Tambour mit dem im Entstehen befindlichen Wickel entlang wandert und sich hierbei von der Tragtrommel bis zu einer Abgabeposition des fertigen Wickels hinweg bewegt;
• 1.5 mit einem Antrieb zum Bewegen des Tambours mit dem im Entstehen begriffenen Wickel auf der Führungsbahn (Linearantrieb);
• 1.6 zum Übertragen von Drehmomenten auf die Tamboure sind ein erster und ein zweiter Antrieb vorgesehen (Zentrumsantrieb I und II), die jeweils mit dem betreffenden Tambour in Richtung der Linearbewegung fest verbindbar sind;
• 1.7 der eine der beiden Zentrumsantriebe ist auf der Führerseite der Maschine angeordnet, der andere auf der Triebseite,
  gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
• 1.8 daß wenigstens annähernd das gesamte Herstellen eines Wickels von ein und demselben Zentrumsantrieb (I oder II) vorgenommen wird.

2. Wickelmaschine zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 2.1 der Linearantrieb umfaßt zwei Schlittenpaare;
• 2.2 die beiden Schlitten eines Paares greifen an den Tambourachsen an;
• 2.3 die beiden Schlittenpaare sind derart gestaltet und angeordnet, daß sie auf dem Wege zwischen der Anwickelposition eines Tambours und dessen Abgabeposition ohne gegenseitige Störung aneinander vorbeilaufen können.

3. Wickelmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb zum Anwerfen eines Tambours vor Erreichen seiner Anwickelposition vorgesehen ist (Anwurfantrieb).

4. Wickelmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anwurfantrieb einen Riementrieb mit einem Antriebsriemen aufweist, der derart angeordnet ist, daß ein Reibschluß mit der Mantelfläche des Tambours herstellbar ist.

5. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß den Zentrumsantrieben Linearantriebe zugeordnet sind, und daß die Linearbewegungen der Zentrumsantriebe und der Tamboure bzw. deren Schlitten synchron laufen.