DE4427877C1 - Wickelvorrichtung mit einer Wickelrolle für bahnförmiges Material - Google Patents
Wickelvorrichtung mit einer Wickelrolle für bahnförmiges MaterialInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelvorrichtung
mit einer Wickelrolle für bahnförmiges Material, ins
besondere Papier, mit einer einer Durchbiegung der
Wickelrolle von unten entgegenwirkenden Stützeinrich
tung, die ein Druckluftkissen zwischen der Stützein
richtung und der Wickelrolle erzeugt.
Beim Auf- und Abwickeln eines bahnförmigen Materials,
insbesondere Papier, kommt es je nach Relation der
Wickelmasse, Bahnbreite, physikalischen Eigenschaften
der Wickellagen (z. B. Wickelhärte, Dehnungs-, Kompres
sions- und Reibverhalten des Papiers), Steifigkeit und
Lagerabstand der Wickelwelle bzw. des Tambours zu
Schwierigkeiten aufgrund der Durchbiegung der Aufwik
kelrolle.
Vor allem bei Verwendung einer Kontakt- oder Anlagewal
ze, die etwa horizontal gegen die Wicklung auf der
Wickelrolle gedrückt wird, führen unterschiedliche
Durchbiegungen von Anlagewalze und Wickelrolle zu einem
ungleichförmigen Kontaktdruckverlauf über die Bahnbrei
te, mit der Folge, daß Kreppfalten und Platzer in den
Randbereichen der Wicklung auftreten.
Aus der DE-OS 36 39 244 ist es bekannt, eine Durchbie
gungsdifferenz durch vollständiges oder teilweises Auf
heben des Rollengewichts über mitlaufende, unterstüt
zende Bänder auszugleichen.
Bei der eingangs geschilderten, aus der DE-OS 40 26 597
bekannten Wickelvorrichtung wird in einem Raum zwischen
unterhalb der Wickelrolle und achsparallel zu dieser
angeordneten Tragwalzen ein Überdruck erzeugt, der ein
Luftkissen in einem Spalt zwischen der Wickelrolle und
den Tragwalzen ausbildet.
Beide Vorrichtungen bewirken jedoch eine unzureichende
Schonung der Wickeloberfläche, denn sowohl die Tragwal
zen als auch das mitlaufende Band üben einen mechani
schen Einfluß auf die aufzuwickelnde Bahn aus, und zwar
bei der Wickelvorrichtung mit Luftkissenraum deshalb,
weil die Abdichtung an den beiden axialen Enden des
Luftkissenraums wegen des sich verändernden Wickelradi
us, der beispielsweise von 500 mm auf 3000 mm anwachsen
kann, schwierig ist.
Aus der DE 42 01 815 A1, Fig. 7, ist es bekannt, unter
halb der Wickelrolle einen sich über deren Länge er
streckenden, nach oben offenen und mit Druckluft beauf
schlagten Luftkasten höhenverstellbar und verschwenkbar
anzuordnen. An seinen stirnseitigen Oberkanten ist der
Luftkasten mit der Krümmung der Wickelrolle mittels im
Luftkasten angeordneter Stellelemente anpaßbaren Dicht
leisten und an seiner einen längsseitigen Oberkante
ebenfalls mit einer Dichtleiste und an der anderen
längsseitigen Oberkante mit einer sich längs dieser
Oberkante erstreckenden Distanzrolle versehen. Die
Dichtleisten werden durch die sich beim Anschwenken des
Luftkastens an die Wickelrolle an diese anlegende Di
stanzrolle in einem Abstand entsprechend einem ge
wünschten Luftspalt von der Wickelrolle gehalten, um
eine Reibung zwischen der Wickelrolle und den Dichtlei
sten zu vermeiden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 8
ist eine weitere Distanzrolle längs der anderen längs
seitigen Oberkante des Luftkastens gelagert. Eine sol
che Einrichtung ist wegen ihrer zahlreichen Bauteile
aufwendig und arbeitet nicht berührungslos.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wickelvorrichtung
der eingangs genannten Art anzugeben, die eine die Bahn
zuverlässiger schonende Abstützung der Wickelrolle in
nerhalb der Bahnbreite ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
die Stützeinrichtung wenigstens eine Stützplatte mit
einer der Kontur der Unterseite der Wickelrolle weitge
hend angepaßten Oberseite aufweist, in der wenigstens
eine Druckluftaustrittsöffnung ausgebildet ist, daß die
Druckluft durch einen Spalt zwischen der Wickelrolle
und der Stützplatte austreten kann und daß die Stütz
platte radial zur Wickelrolle in Abhängigkeit vom Wik
keldurchmesser selbsttätig verstellbar ist und sich
dabei der Wickelrollenkontur anpaßt.
Die Stützplatte kann biegeelastisch ausgebildet sein.
Die Stützplatte kann sich daher über einen verhältnis
mäßig großen Umschlingungswinkel der Wickelrolle er
strecken und sich dennoch leicht unter der Kraft von
Stellmotoren, die in der Nähe ihrer sich achsparallel
zur Wickelrolle erstreckenden Ränder angreifen, gegen
die Kraft der Druckluft so verbiegen, daß der Krüm
mungsradius ihrer Oberseite weitgehend dem jeweiligen
Krümmungsradius des Wickels bzw. der Wicklung auf der
Wickelrolle angepaßt ist.
Es ist aber auch möglich, daß die Stützplatte an ihrer
Unterseite in der Nähe jedes ihrer axialen Längsränder
jeweils einen nach unten vorstehenden Vorsprung auf
weist und zwischen den Enden der Vorsprünge ein Stell
motor gelenkig befestigt ist, durch den auf jene Enden
eine Kraft ausübbar ist, die eine derartige Verbiegung
der Stützplatte bewirkt, daß der Krümmungsradius ihrer
Oberseite dem augenblicklichen Radius des Wickels auf
der Wickelrolle entspricht.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmli
chen Wickelvorrichtung in Seiten- und Vorder
ansicht,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs
gemäßen Wickelvorrichtung in schematischer Dar
stellung,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin
dungsgemäßen Wickelvorrichtung in schematischer
Darstellung,
Fig. 4 und 5 einen Teil der Wickelvorrichtung nach Fig.
3 im unbewickelten Zustand der Wickelrolle
(Fig. 4) und im vollständig bewickelten Zustand
der Wickelrolle (Fig. 5) und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
Wickelvorrichtung.
Bei einer herkömmlichen Wickelvorrichtung nach Fig. 1
wird eine Bahn 1, hier eine Papierbahn, auf eine Wik
kelrolle 2 gewickelt und dabei durch eine Kontakt- oder
Anlagewalze 3 horizontal mit einer Kraft Fk an die
Wickelrolle 2 bzw. den Wickel 4 (oder die Wicklung)
angedrückt. Mit zunehmendem Durchmesser und entspre
chend steigendem Gewicht des Wickels 4 biegen sich die
Wickelrolle 2 und der Wickel 4 stärker durch, wobei die
unterschiedlichen Durchbiegungsdifferenzen f zwischen
Anlagewalze 3 und Wickelrolle 2 bzw. Wickel 4 zu einem
ungleichförmigen Kontaktdruckverlauf qk über die Bahn
breite führen, mit der Folge, daß Kreppfalten und Plat
zer in den Randbereichen des Wickels 4 auftreten.
Bei dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Wickelvorrichtung nach Fig. 2 ist eine Stützeinrichtung
mit einer biegeelastischen Stützplatte 5 und pneumati
schen oder hydraulischen Stellmotoren 6 in Form von
Kolben-Zylinder-Anordnungen vorgesehen. Die Stützplatte
5 hat eine der Kontur der Unterseite der Wickelrolle 2
weitgehend angepaßte Oberseite, in der drei Druckluft
austrittsöffnungen 7, denen Druckluft durch die Stütz
platte 5 hindurch aus einer nicht dargestellten Druck
luftquelle zugeführt wird, ausgebildet sind. Die
Druckluft kann durch Spalte 8 zwischen der Wickelrolle
2 und der Stützplatte 5 austreten und wirkt der in der
Nähe der zur Wickelrolle 2 parallelen Längsränder der
Stützplatte 5 angreifenden Kraft Fr der Stellmotoren 6
entgegen. Die Druckluft bildet ein Luftkissen in dem
Spalt 8 zwischen der Stützplatte 5 und der Wickelrolle
2, wobei sich die Oberseite der Stützplatte 5 aufgrund
der Biegeelastizität der Stützplatte 5 der Kontur des
Wickels 4 mit zunehmendem Durchmesser des Wickels 4 von
dem kleinsten Wickelradius Rmin, der dem Radius der Wic
kelrolle 2 entspricht, bis zum größten Krümmungsradius
Rmax des Wickels 4 weitgehend anpaßt. Synchron mit der
Zunahme des Durchmessers des Wickels 4 wird dazu die
Stützplatte 5 durch die Stellmotoren 6 nach unten ver
schoben, wie es durch die untere Lage der Stützplatte 5
in Fig. 2 dargestellt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Wik
kelvorrichtung nach Fig. 3 sind nur zwei Stützplatten 5
mit jeweils einer Druckluftaustrittsöffnung 7 vorgese
hen, bei denen der Krümmungsradius der Oberseiten der
Stützplatten 5 einem mittleren Krümmungsradius Rmittel des
Wickels 4 angepaßt ist. Jede Stützplatte 5 hat nur eine
Druckluftaustrittsöffnung 7 und wird individuell durch
einen der beiden Stellmotoren 6 mit der Kraft Fr beauf
schlagt, wobei die Wirkungsrichtung der Kräfte Fr, im
Gegensatz zu der der Kräfte Fr bei dem Ausführungsbei
spiel nach Fig. 2, in der Mitte der jeweiligen
Stützplatte 5 angreift und genau radial zur Mittelachse
der Wickelrolle 2 gerichtet ist.
Bei beiden Ausführungsbeispielen sind die Stellmotoren
6 einerseits mit ihrer Kolbenstange an der Stützplatte
5 und andererseits an einem ortsfesten Gestell ange
lenkt. Ferner wirkt der Wickelradius als Führungsgröße
für die Verstellung der Stützplatte(n) 5 durch die
Stellmotoren 6 in einer Lageregeleinrichtung.
Bei beiden Ausführungsbeispielen können allerdings auch
leichte Abweichungen von einem bei jedem Wickelradius
genau konzentrischen Spalt 8 auftreten.
Während sich die Stützplatte 5 bei dem Ausführungsbei
spiel nach Fig. 2 eventuell nicht ganz genau kreisför
mig biegen läßt, ergeben sich bei dem Ausführungsbei
spiel nach Fig. 3 Änderungen der Spalte 8 in Abhängig
keit vom Wickelradius, wie es in den Fig. 4 und 5 dar
gestellt ist: Bei dem kleinsten Wickelradius Rmin nach
Fig. 4 hat der Spalt 8 die kleinste Höhe hmin in der
Mitte und die größte Höhe hmax an den Längsrändern. Bei
dem größten Wickelradius Rmax nach Fig. 5 hat der Spalt
8 dagegen die größte Höhe hmax in der Mitte und die
kleinste Höhe hmin an den Rändern. Die Spalthöhe
oder -weite ändert sich mithin um den Betrag h = hmax-hmin, da
die Stützplatte 5 bei dem Ausführungsbeispiel nach den
Fig. 3 bis 5 nicht biegeelastisch ist und nicht an bei
den Längsrändern abgestützt wird.
Es ist jedoch möglich, sowohl bei nur einer Stützplatte
5 gemäß Fig. 2 als auch bei zwei Stützplatten 5 gemäß
Fig. 3, eine Abwandlung gemäß Fig. 6 vorzusehen, bei
der die einzige oder jede Stützplatte 5 an ihrer Unter
seite in der Nähe jedes ihrer axialen Längsränder je
weils einen nach unten vorstehenden Vorsprung 9 auf
weist und zwischen den Enden der Vorsprünge 9 ein
Stellmotor 10 gelenkig befestigt ist, durch den auf
jene Enden eine tangentiale Kraft Ft ausübbar ist, die
eine derartige Verbiegung der Stützplatte 5 bewirkt,
daß der Krümmungsradius ihrer Oberseite dem augenblick
lichen Radius R des Wickels 4 auf der Wickelrolle 2
entspricht. Auch kann hier für die bzw. jede Stützplat
te 5 nur ein Stellmotor 6 vorgesehen sein, dessen ra
diale Kraft Fr in der Mitte der Stützplatte 5 angreift,
während durch die tangentiale Kraft Ft des Linear-
Stellmotors 10 ein Biegemoment M = Ft·a, wobei a der
Hebelarm bzw. etwa die radiale Länge der Vorsprünge 9
ist, auf die Stützplatte 5 ausgeübt wird, das selbst
tätig etwa umgekehrt proportional zum Wickelradius R
eingestellt wird und eine kreisbogenförmige Verbiegung
der Stützplatte 5 bewirkt. Auf diese Weise ist es mög
lich, den Spalt 8 bei allen Wickelradien R konzentrisch
zur Achse der Wickelrolle 2 einzustellen und somit eine
wesentliche Verringerung der mittleren Spalthöhe zu
erreichen. Dies hat den Vorteil, daß der Luftverbrauch
minimiert wird.
Sodann ergibt sich bei der Wickelvorrichtung nach Fig.
6 eine klare Trennung zwischen der Stützkraftregelung
und der Spaltformregelung, wobei der Wickelradius R die
Führungsgröße für beide Regelvorgänge ist.
Claims (5)
1. Wickelvorrichtung mit einer Wickelrolle (2) für
bahnförmiges Material (1), insbesondere Papier,
einer einer Durchbiegung der Wickelrolle (2) von
unten entgegenwirkenden Stützeinrichtung (5, 6),
die ein Druckluftkissen zwischen der Stützeinrich
tung (5, 6) und der Wickelrolle (2) erzeugt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stützeinrichtung (5, 6)
wenigstens eine Stützplatte (5) mit einer der Kon
tur der Unterseite der Wickelrolle (2) weitgehend
angepaßten Oberseite aufweist, in der wenigstens
eine Druckluftaustrittsöffnung (7) ausgebildet ist,
daß die Druckluft durch einen Spalt (8) zwischen
der Wickelrolle (2) und der Stützplatte (5) austre
ten kann und daß die Stützplatte (5) radial zur
Wickelrolle (2) in Abhängigkeit vom Wickeldurchmes
ser selbsttätig verstellbar ist und sich dabei der
Wickelrollenkontur anpaßt.
2. Wickelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Stützplatte (5) biegeelastisch
ist.
3. Wickelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Stützplatte (5) an ihrer Unter
seite in der Nähe jedes ihrer axialen Längsränder
über einen jeweils daran gelenkig befestigten
Stellmotor (6) abgestützt wird, durch die (6) auf
jene Enden jeweils eine Kraft (Fr) ausübbar ist,
wobei durch die axiale Verstellung der Stellmotoren
(6) und der dadurch bewirkten Höhenverstellung der
Stützplatte (5) eine derartige Verbiegung der
Stützplatte (5) erfolgt, daß der Krümmungsradius
ihre Oberseite dem augenblicklichen Radius (R) des
Wickels (4) auf der Wickelrolle (2) entspricht.
4. Wickelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stützplatten (5) jeweils an
ihrer Unterseite über einen daran gelenkig befe
stigten Stellmotor (6) frei verschwenkbar abge
stützt werden, durch die (6) jeweils eine Kraft
(Fr) ausübbar ist, wobei durch die axiale Verstel
lung der Stellmotoren (6) und der dadurch bewirkten
Höhenverstellung der Stützplatten (5) eine derarti
ge Positionierung der Stützplatten (5) gewährlei
stet ist, daß der Krümmungsradius ihrer Oberseiten
dem augenblicklichen Radius (R) des Wickels (4) auf
der Wickelrolle (2) entspricht.
5. Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stützplatte(n) (5)
an ihrer Unterseite in der Nähe jedes ihrer axialen
Längsränder jeweils einen nach unten vorstehenden
Vorsprung (9) aufweist und daran ein Stellmotor
(10) gelenkig befestigt ist, durch den auf jene
Enden eine Kraft (Ft) ausübbar ist, die eine der
artige Verbiegung der Stützplatte (5) bewirkt, daß
der Krümmungsradius ihrer Oberseite dem augen
blicklichen Radius (R) des Wickels (4) auf der
Wickelrolle (2) entspricht.
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