DE60004516T2

DE60004516T2 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von rollen aus bahnförmigem material ohne wickelhülse

Info

Publication number: DE60004516T2
Application number: DE60004516T
Authority: DE
Inventors: Guglielmo Biagiotti
Original assignee: Fabio Perini SpA
Current assignee: Fabio Perini SpA
Priority date: 1999-05-11
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: US6595458B1; JP2002544091A; ITFI990112A0; EP1177148B1; EP1177148A1; ES2204590T3; ITFI990112A1; CA2370496A1; WO2000068129A1; IT1307874B1; DE60004516D1; BR0010494A; ATE247067T1; JP4603699B2; CA2370496C; AU4611500A

Description

Technischer Bereich
Die Erfindung beschäftigt sich mit einer Aufwickelmaschine zur Herstellung von Rollen aus Bahnmaterial, beispielsweise Rollen aus sogenanntem Papiergewebe, um kleine Rollen aus Toilettenpapier, Allzwecktrockenpapier und dergleichen zu erhalten.
Die Erfindung beschäftigt sich auch mit einem Verfahren zur Herstellung von Rollen ohne zentralen Wickelkern.
Stand der Technik
Zur Herstellung von Rollen oder Stämmen aus Bahnmaterial werden sogenannte Aufwickelmaschinen üblicherweise benutzt, in denen eine vorbestimmte Länge eines Bahnmaterials auf einen tubusförmigen Wickelkern, der üblicherweise aus Karton besteht, aufgewickelt wird. Diese Rollen oder Stämme werden dann in eine Vielzahl von kleineren Rollen geschnitten, die zum Verkauf vorgesehen sind. Ein Abschnitt eines tubusförmigen Wickelkerns verbleibt im Inneren jeder kleinen Rolle.
Wickelmaschinen dieser Art werden in zwei Kategorien eingeteilt, je nach der Art, in welcher die Aufwickelbewegung erzeugt wird. In einer ersten Aufwickelmaschinen-Art, die als zentrale Spindel-Aufwickelmaschine bekannt ist, nimmt eine Spindel, die von zwischen einem Paar von Seitenwänden gelagerten Lagerelementen getragen wird, einen tubusförmigen Wickelkern auf, auf welchem die Rolle oder der Stamm durch Drehung der Spindel erzeugt wird, die dazu Antriebsmitteln zugeordnet ist. Die Drehbewegung wird daher zentral durch die Spindel erzeugt.
In einer zweiten Art von Aufwickelmaschinen, die als Oberflächen-Aufwickelmaschinen bekannt sind, wird die Drehbewegung des tubusförmigen Kerns, auf dem die Rolle oder der Stamm gebildet wird, durch periphere Bauteile in Form von Walzen oder drehenden Zylindern und/oder Gurten erzeugt, mit welchen die Rolle oder der Stamm während ihrer Bildung in Kontakt gehalten wird.
Ein Beispiel einer derartigen Oberflächen-Aufwickelmaschine ist in dem Dokument WO-A-9421545 beschrieben.
In beiden Fällen enthält das Endprodukt einen tubusförmigen Kern, der aus anderem Material als demjenigen, aus dem die Rolle besteht, gebildet ist.
Um Rollen zu erhalten, die ein axiales Loch, jedoch keinen Wickelkern aufweisen, der aus einem von dem Material der Rolle unterschiedlichen Material gebildet ist, sind verschiedene Systeme vorgeschlagen worden. Das italienische Patent Nr. 1201390 beschreibt eine Oberflächen-Wickelmaschine, in welcher ein Karton-Wickelkern durch eine wiederverwendbare Wickelspindel ersetzt wird. Ein System zur Extraktion der Spindel aus der fertigen Rolle und zur Zurückführung der Spindel in die Zone, in der sie in die Aufwickelmaschine wieder eingeführt wird, ist abstromseitig der Wickelzone vorgesehen. Eine auf dem gleichen Konzept beruhende Aufwickelmaschine ist in dem Dokument US-A-5421536 beschrieben.
Eine der Schwierigkeiten dieser Maschinen und der zugehörigen Aufwickelverfahren bezieht sich auf die erste Aufwickelphase, während der die Vorderkante des Bahnmaterials auf der Spindel zum Start der Bildung von Umdrehungen anhaften soll.
Die Schrift US-A-3,869,095 beschreibt ein System, bei welchem eine Aufwickelspindel einen auf ihr befestigten tubusförmigen Kern aufnimmt, auf welchem eine Rolle aus aufgewickeltem Bahnmaterial gebildet werden soll. Die Rolle mit dem Wickelkern wird dann von der Spindel extrahiert und der Kern verbleibt im Inneren des Endprodukts. In dieser bekannten Maschine sind sowohl die Spindel wie auch der tubusförmige Kern mit Löchern versehen, um das Bahnmaterial anzusaugen und es um den Wickelkern herum zu wickeln. Die Spindel wird konstant mit Ansaugmitteln verbunden, die der Bewegung der Spindel während der Bildung der Rolle folgen, welche auf einem Gestell gebildet wird, welches durch zwei Walzen mit parallelen Achsen definiert ist. Weiterhin wird die Spindel von Lagerschlitten getragen, die in seitlichen Gleitführungen laufen, und zunehmend während des Aufwickelns angehoben.
Das Dokument EP-A-0 618 159 beschreibt eine Aufwickelmaschine vom Spindeltyp, bei der die Rollen aus Bahnmaterial auf einer motorgetriebenen Spindel ausgebildet werden, die anschließend aus der Rolle extrahiert wird. Während des Extrahierens wird durch Löcher in der Spindel ein stabilisierendes Medium eingeführt, um die Festigkeit der die Wände, die das axiale Loch der Rolle bilden, zu sichern. Die genannte Schrift beschreibt auch allgemein, in welcher Weise die Löcher in der Spindel zum Ansaugen der Vorderkante des Bahnmaterials dienen können. Jedoch ist kein System zur Entwicklung des Unterdrucks für die Spindel beschrieben.
Die italienische Patentschrift 1104233 beschreibt eine Oberflächen-Aufwickelmaschine und ein Verfahren entsprechend der Präambel der Patentansprüche 1 und 21, wobei tubusförmige Kerne aus Karton im Innern der fertigen Rolle verbleiben und zum Aufwickeln dienen. Ferner wird ein System zur Schaffung von Löchern in dem die tubusförmigen Kerne bildenden Karton beschrieben. Durch diese Löcher wird eine Ansaugaktion erzeugt, um die Vorderkante des Bahnmaterials zu veranlassen, an dem tubusförmigen Kern festzuhängen und zu ermöglichen, dass das Aufwickeln beginnen kann. Der Unterdruck im Innern des tubusförmigen Kerns wird mittels einer oder zwei Ansaugleitungen erzeugt, die in einer festen Position lokalisiert sind. Diese Vorrichtung kann daher nur im Zusammenhang mit speziell langsamen Wickelverfahren funktionieren, bei welchen die Achse des tubusförmigen Kerns nicht verlagert wird oder nur ein Minimum an Bewegungen ausführt, bis eine oder mehrere Wickelumdrehungen vervollständigt sind. Ein System von Glasdüsen ist außerdem erforderlich, um das Aufwickeln der freien Vorderkante um den tubusförmigen Kern beginnen zu lassen.
Aufgaben und Zusammenfassung der Erfindung
Mit der Erfindung soll ein Verfahren und eine Oberflächenaufwickelvorrichtung geschaffen werden, die die Herstellung von Rollen oder Stämmen ohne tubusförmigen Kern ermöglicht, bei der der Anfangsschritt des Anhaftens der freien Vorderkante des Bahnmaterials an der Wickelspindel effizient, schnell und zuverlässig ausgeführt wird und die für hohe Produktionsdurchsätze geeignet ist.
Weiterhin soll die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung der erwähnten Art schaffen, bei der die Extraktion der Spindel aus der fertigen Rolle und dem fertigen Stamm leicht und unbeeinflusst von den Prozeduren ausgeführt werden kann, die zum Beginn des Aufwickelns dienen.
Diese und weitere Aufgabenstellungen und Vorteile werden dem Fachmann aus der Lektüre des folgenden Textes deutlich, die durch eine Oberflächenaufwickelmaschine und durch ein Aufwickelverfahren nach den Ansprüchen 1 bzw. 21 erhalten werden. Erfindungsgemäß ist die Aufwickelmaschine mit einem Unterdrucksystem ausgerüstet, das mit den Spindeln längs wenigstens eines Teils des Einfügweges zusammenarbeitet, um im Inneren der Spindel einen Unterdruck zu erzeugen, welche eine Wand aufweist, die luftdurchlässig und typischerweise mit einer Reihe von Löchern versehen ist, die auch mikroskopische Abmessungen besitzen können. Das Unterdrucksystem folgt der Bewegung der Spindeln über wenigstens einen Teil des Einführpfades. Dies ermöglicht hohe Produktionsgeschwindigkeiten.
Mit dieser Anordnung wird innerhalb jeder Spindel während der Einfügbewegung der Spindel in das Aufwickelgestell ein Unterdruck erzeugt. Während der Einfügung kommt die Vorderkante des Bahnmaterials in Kontakt mit der Außenfläche der Spindel und haftet an letzterer aufgrund der Ansaugwirkung durch die in der Spindelwand ausgebildeten Löcher an. Die Löcher können auf verschiedene Weise verteilt sein. Eine Möglichkeit besteht in einer Zufallsverteilung. Alternativ können die Löcher in einer oder mehreren Linien verteilt sein, die sich in Spiralform längs der gesamten Spindel erstrecken. Oder die Löcher können in Ringlinien verteilt sein, die in geeigneten Abständen längs der axialen Erstreckung angeordnet sind. Entsprechend einer weiteren Alternative sind die Löcher längs einer oder mehreren Ausrichtungen parallel zur Spindelachse verteilt.
In einer praktischen Ausführungsform der Erfindung kann das Unterdrucksystem eine Düse oder vorzugsweise zwei Düsen aufweisen und zwar eine für jedes Ende der Spindel, die längs eines Operationsweges beweglich ist, längs welchem die Düse oder die Düsen pneumatisch mit der Innenseite der Spindel verbunden sind, während die letztere in das Aufwickelgestell eingeführt wird und längs des Einfügweges sich bewegt.
Die Bewegung längs des Operationsweges und die Form des letzteren hängen von der Konfiguration der Aufwickelmaschine ab. Allgemein kann die Erfindung auf irgendeine Oberflächen-Wickelmaschine angewandt werden, unabhängig von der Konfiguration des Aufwickelgestells. Das letztere kann vorzugsweise beispielsweise aus drei Wickelwalzen bestehen, wie sie in dem Dokument WO-A-9421545 beschrieben sind. Jedoch kann der Wickelrahmen auch durch unterschiedliche Aufwickelteile definiert werden, beispielsweise durch ein System von Gurten, Kombinationen von Gurten oder Walzen oder dergleichen, wie dem Fachmann bekannt ist.
Obwohl es prinzipiell möglich ist, eine einzige, mit der Spindel pneumatisch verbundene Ansaugdüse an einem Ende desselben zu verwenden, um einen gleichförmigen Unterdruck und daher einen gleichförmigen Ansaugeffekt längs der axialen Ausdehnung der Spindel zu erhalten ist es vorteilhaft, zwei Düsen zu verwenden, und zwar jeweils eine für ein Ende der Spindel.
Wenn das Wickelgestell wenigstens eine erste Wickelwalze aufweist, um die herum das Bahnmaterial zum Aufwickeln geführt ist, ist es möglich, den Operationsweg der Düse oder Düsen im Wesentlichen kreisförmig anzuordnen, oder genauer in der Form eines Kreisbogens, dessen Zentrum ungefähr in der Drehachse der ersten Wickelwalze liegt. Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die ersten Wickelwalze eine sich um sie herum erstreckende Rollfläche aufweist (in einer an sich bekannten Weise, beispielsweise aus WO-A-9421545), die bezüglich der Rotationsachse der ersten Wickelwalze im wesentlichen fest ist. Der Operationsweg der Ansaugdüse oder Ansaugdüsen erstreckt sich längs des Kanals, der zwischen der ersten Wickelwalze und der Rollfläche definiert ist, während die Spindel auf der Rollfläche rollt und mit letzterer sowie mit der Oberfläche der ersten Wickelwalze oder, genauer, mit dem um sie herum zugeführten Bahnmaterial in Kontakt bleibt.
Die Ansaugdüse oder -düsen sind entsprechend einer möglichen Ausführungsform der Endung auf einer Einheit befestigt, die um die Achse der ersten Wickelwalze rotiert. Es ist weiter eine Vorrichtung vorgesehen, die die Bewegung der Einheit um die Drehachse der Walze synchron mit der Bewegung der Einfügvorrichtung steuert, die die Spindeln sequentiell längs des Einführweges einführt.
Im wesentlichen ist die Bewegung der Düse, um eine Kollision der Düsen mit anderen Maschinenteilen zu vermeiden, eine alternierende oszillierende Bewegung statt einer kontinuierlichen Rotationsbewegung. Während des Vorwärtsschubes folgt die Bewegung der Düse der eingeführten Spindel. Wenn sie ihre Funktion erfüllt haben, kehren die Düsen in ihre Anfangsposition über eine Bewegung in entgegen gesetzter Richtung zurück.
Die Schwingbewegung der Einheit, die die Düse oder die Düsen trägt, um die Achse der ersten Wickelwalze kann beispielsweise mittels eines Systems umfassend einen Motor und ein Getriebe und ein Kronradübertragungssystem erhalten werden. Einer speziell vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung entsprechend kann die Dreheinheit jedoch eine kleine Welle tragen, deren Achse senkrecht zur Rotationsachse der ersten Wickelwalze sich erstreckt und auf der ein freilaufendes Rad befestigt ist. Dieses Rad kann über eine bezüglich der Rotationsachse der ersten Wickelwalze nicht rotierende Oberfläche sowie über eine Ringfläche der ersten Wickelwalze senkrecht zu ihrer Achse rollen. Auf diese Weise, wie nachstehend noch deutlicher hervorgehoben wird, bewegt sich die die Düse oder die Düsen tragende Einheit mit einer Geschwindigkeit, die gleich der Bewegungsgeschwindigkeit der einzelnen Spindeln längs des Einführpfades ist. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft, weil sie mechanisch einfach ist und leicht mit der Spindelbewegung ohne zusätzliche Maßnahmen synchronisiert werden kann.
Das Ansaugen kann im wesentlichen solange aufrecht erhalten werden, bis das Aufwickeln der ersten Windung des Bahnmaterials auf die Spindel abgeschlossen ist.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Aufwickelmaschine gemäß der Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen im einzelnen angegeben.
Das erfindungsgemäße Aufwickelverfahren benutzt Ansauglöcher auf der Spindel und lässt einen Vorderabschnitt des Bahnmaterials an der Spindel durch Ansaugen durch die Löcher anhaften, was durch die Erzeugung eines Unterdruck im Innern der Spindel erreicht wird. Im wesentlichen findet das Aufwickeln als Oberflächentyp statt und das Ansaugen wird innerhalb der Spindel längs eines Abschnittes des Einfügpfades derselben aufrechterhalten, welchem die Spindel in den Aufwickelmitteln folgt.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Wickelspindel in ein Wickelgestell längs eines Einfügwegs eingeführt. Längs dieses Weges wird zeitweise ein Unterdruck erzeugt, und zwar innerhalb der Wickelspindel. Die Spindel kann eine Rollbewegung längs des Einfügweges ausführen. Der Unterdruck im Inneren der Spindel kann durch eine Ansaugdüse in der Nähe eines Spindelendes (oder vorteilhafterweise in der Nähe beider Enden) erreicht werden, die der Spindelbewegung über wenigstens einen Teil des Einfügweges folgt.
Weitere vorteilhafte Merkmale und Verwirklichungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den beigefügten Ansprüchen beschrieben.
Kurze Angabe der Zeichnungen
Die Erfindung geht deutlicher aus der Lektüre der nachfolgenden ins Einzelne gehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung hervor, welche eine praktische Ausführungsform der Erfindung zeigt. Im Einzelnen zeigen:
1: Einen Querschnitt längs der Linie I-I aus 4, in welcher die Ansaugvorrichtung und der Wickelrahmen erkannt werden können;
2 und 3: Querschnitte ähnlich demjenigen aus 1 während zweier aufeinander folgender Phasen des Aufwickelzyklus;
4: Einen Querschnitt längs der Linie IV-IV der 1;
5: Eine schematische Seitenansicht der Aufwickelmaschine mit den Spindelextraktionsmitteln;
6 zeigt eine der 1 ähnliche Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
7: Eine Ansicht längs der Linie VII-VII aus 6.
Ins Einzelne gehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend in ihrer Anwendung auf eine Oberflächenwickelmaschine derart beschrieben, wie sie aus dem Dokument WO-A-9421545 hervorgeht. Weitere Einzelheiten bezüglich der Maschine und des Aufwickelverfahrens sind in dieser internationalen Patentanmeldung mitgeteilt. Die für die Erfindung wesentlichen Merkmale werden nachstehend beschrieben.
Die Aufwickelmaschine umfasst ein Wickelgestell, welches durch drei Wickelwalzen 1, 3 und 5 definiert ist. Die dritte Wickelwalze 5 ist auf einem Schwingarm 7 befestigt, der ihre Bewegung in Richtung des Pfeiles f5 ermöglicht, um eine Zunahme des Durchmessers der in der Bildung begriffenen Rolle oder des Stammes L zu berücksichtigen. Wie an sich bekannt, bilden die erste und die zweite Wickelwalze 1, 3 einen Walzenspalt 9, durch welchen die Wickelspindel in nachfolgend beschriebener Weise hindurch geht.
Der Walzenspalt 9 weist an seiner Aufstromseite eine gebogene Rollfläche 11 auf, die durch eine kammartige Struktur definiert ist, durch welche ein Mechanismus zum Unterbruch oder Schneiden des Bahnmaterials 13 sich erstreckt. Die gebogene Rollfläche 11, die eine im wesentlichen zylindrische Ausdehnung hat, mit einer Achse, die mehr oder weniger mit der Rotationsachse A-A der ersten Wickelwalze 1 zusammenfällt, definiert einen Kanal 15, längs welchem der Einfügweg der Wickelspindeln sich erstreckt.
Eine Einfügvorrichtung 17 hat die Funktion, Wickelspindeln M längs des Einfügweges in das Wickelgestell 1, 3 und 5 einzufügen. In dieser Ausführungsform umfasst die Einfügvorrichtung einen Förderer 19 mit einem oder mehreren flexiblen Bauteilen in der Form einer Kette oder dergleichen, die um ein Antriebsrad 23 angetrieben sind, gegenüber welchem ein sich um eine Achse drehender Schieber 25 angeordnet ist, welche mit der Achse des Antriebsrads 23 zusammenfällt. Über dem Schieber 25 befindet sich ein elastischer Schirm 27, der die Funktion hat, die Spindel M in einer für das Einfügen bereiten Position zu halten.
Der soweit beschriebene Mechanismus entspricht demjenigen, der mehr im Einzelnen in dem Dokument WO-A-9421545 beschrieben ist, so dass auf diese Schrift insoweit Bezug genommen werden kann. Der Unterschied besteht in der Tatsache, dass extrahierbare und neu verwendbare Wickelspindeln M, die beispielsweise aus Kunststoff gefertigt sind, die üblicherweise aus Karton bestehenden tubusförmigen Kerne ersetzen, die in dieser Art von Maschine benutzt werden und dazu bestimmt sind, im Inneren des Endproduktes zu verbleiben.
Wie man insbesondere aus 4 erkennt, ist auf der Welle 1A der ersten Wickelwalze 1 (befestigt an den Seiten 20 der Maschine) eine Dreheinheit 31 gelagert. Im wesentlichen zwei symmetrische Einheiten 31 sind vorgesehen, die auf den beiden Enden der Welle 1A der ersten Wickelwalze 1 befestigt sind. Nur eine dieser Einheiten ist in 4 dargestellt und wird nachstehend beschrieben.
Die Einheit 31 umfasst eine Manschette 33, die auf der Welle 1A der Wickelwalze 1 mittels Lagern 35, 37 getragen ist. Die Manschette 31 besitzt einen Ringkanal 39, der einen Ansaugkopf definiert, der mit radialen Löchern 41 in der Welle 1A pneumatisch verbunden ist. Die Löcher sind ihrerseits mit einem axialen Loch 43 verbunden, das mit einem Ansaugrohr 45 verbunden ist, das außerhalb der Seitenwand 20 mittels einer Drehverbindung 46 angeordnet ist. Der Ringkanal 39 definiert ein Ansaugvolumen, das durch Dichtungen 47 in Reibungskontakt mit der Zylinderfläche der Welle 1A begrenzt ist. Der Ringkanal 39 ist mit einer Leitung 49 pneumatisch verbunden, die in einer Ansaugdüse 51 endet.
Durch die Düse 51, die Leitung 49, den Ringkanal 39, die radialen Löcher 41, das axiale Loch 43, die Drehverbindung 46 und das Rohr 45, ist daher ein Ansaugweg definiert.
Die Manschette 33 ist in axialer Richtung auf der Welle 1A mittels feststellender Gewindestifte 53 einstellbar, die einen Ring 55 (auf welchem das Lager 35 befestigt ist), gegenüber einer Ringnut 57 auf der Welle 1A arretieren. Die Ringnut 57 hat Abmessungen in der axialen Richtung, die eine Einstellung der Position der Manschette 31 erlaubt. Die Einstellung ist aus Gründen notwendig, die aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehen.
Die Manschette 33 hat einen Zahn 32 (1), der mit einer festen, jedoch einstellbaren Kontaktschulter 34 zusammen arbeitet, welche auf der Seitenwand der Maschine befestigt ist. Ein elastisches Bauteil 36, bestehend aus einer spiraligen Zugfeder, die bei 36A an der festen Struktur und bei 36B an der Manschette befestigt ist, beaufschlagt die Manschette 33 und damit die gesamte Einheit 31 so, dass sie die in 1 dargestellte Position annimmt, in welcher der Zahn 32 gegen die feste Kontaktschulter 34 anliegt.
Die Manschette 33 ist integral mit einer Welle 59, auf welcher ein Rad 61 freidrehend befestigt ist. Die Position der Welle 59 und der Durchmesser des Rades 61 sind so gewählt, dass das letztere mit eine Ringfläche 1B der Walze 1 Kontakt hat, und zwar senkrecht zur Achse der letzteren. In einer Position diametral gegenüber der Ringfläche 1B bezüglich des Rades 61 befindet sich eine Platte 63, die eine Fläche 65 definiert, welche bezüglich der Achse A-A der Wickelwalze 1 nicht dreht. Die Platte 63 wird durch Gleitlager 67 gestützt, die auf Führungen 69 gleiten, die an der Seitenwand 20 der Maschine befestigt sind. Die Platte 63 kann entsprechend dem Pfeil f63 in einer Richtung parallel zur Achse A-A der Wickelwalze 1 verlagert werden, so dass sie auf das Rad 61 zu und von diesem weg bewegt werden kann. Die translatorische Bewegung in Richtung des Pfeiles f63 wird durch einen Zylinder-/Kolbenbetätiger 71 bewirkt, der an der Seitenwand 20 befestigt ist. In 4 ist die Platte 63 in ausgezogenen Linien in ihrer zu Wickelwalze 1 am nächsten befindlichen Position dargestellt, wo sie mit dem Rad 61 in Kontakt steht, während eine Position der Platte 63, in der sie das Rad 61 nicht berührt, gestrichelt dargestellt ist.
Wenn das Rad 61 sich in Kontakt mit der Ringfläche 1B und der Fläche 65 der Platte 63 befindet, rollt es auf diesen beiden Flächen über einen Umfang, dessen Krümmungsmittelpunkt in der Achse A-A der Wickelwalze 1 liegt. Die Achse C-C des Rades 61 während seiner Bewegung besitzt eine Winkelgeschwindigkeit um die Achse A-A, die gleich der Hälfte der Winkelgeschwindigkeit der Wickelwalze 1 ist. Die Vorschubbewegung des Rades 61 längs des kreisförmigen Weges bewirkt eine entsprechende Drehung der gesamten Einheit 31 um die Achse A-A der Wickelwalze 1. Während dieser Bewegung wird die Spiralfeder 36 gespannt.
Wenn andererseits die Platte 63 zurückgezogen ist und das Rad 61 nicht berührt, dreht letzteres um seine Achse, schiebt jedoch nicht vor und die Einheit 31 verbleibt in der Position gemäß 1 aufgrund der Wirkung der Feder 36.
Die Arbeitsweise der soweit beschriebenen Maschine ist die folgende: In dem in 1 dargestellten Zustand hat die Aufwickelmaschine das Aufwickeln einer Rolle oder eines Stammes L in dem Wickelgestell nahezu vervollständigt. Der fertige Stamm ist bereits teilweise von der ersten Wickelwalze 1 weg bewegt worden und befindet sich in Kontakt mit den Wickelwalzen 3 und 5. Eine neue Wickelspindel M1 ist durch die Einfügvorrichtung 17 in eine Einfügposition gebracht worden, in welcher sie durch den elastischen Schirm 27 gehalten wird. Die Einheit 31 ist in einer Winkelposition lokalisiert, die durch den Zahn 32 und die feste Kontaktschulter 34 definiert ist. Die Vorrichtung 13 für das Schneiden oder für den Unterbruch des Bahnmaterials N befindet sich in der Position, in der sie bereit ist, einen Unterbruch des Bahnmaterials durchzuführen. In synchronisierter Weise schiebt der Schieber 25 die neue Spindel M1 in den Kanal 15, der den Einfügpfad definiert, und zwingt die Spindel zwischen die gebogene Fläche 11 und die Zylinderfläche der ersten Wickelwalze 1, wobei das Bahnmaterial N zwischen der neuen Spindel M1 und der Oberfläche der Wickelwalze 1 verbleibt.
Die Spindel M1 beginnt längs der gebogenen Fläche 11 aufgrund der Drehung der Wickelwalze 1 zu drehen. Während dieser Bewegung verschiebt sich die Achse der Spindel M1 längs eines kreisförmigen Weges mit einer Geschwindigkeit, die halb so groß wie die Umfangsgeschwindigkeit der Wickelwalze 1 ist.
Zur selben Zeit, bei der der Druck des Schiebers 25 auf die neue Spindel M1 ausgeübt wird, wird die Annäherungsbewegung der Platte 63 gegen das Rad 61 ebenfalls bewirkt, und zwar durch den Zylinder-/Kolbenbetätiger 71, wobei die Platte bis zu diesem Zeitpunkt in der zurückgezogenen Position verblieben ist, die strichpunktiert in 1 dargestellt ist. Da die neue Spindel M1 längs des Einfügweges, definiert durch den Kanal 15, sich vorwärts zu bewegen beginnt, beginnen folglich die Düsen 51, die auf den beiden Einheiten 31 an den Enden der ersten Wickelwalze 1 befestigt sind, den gleichen Weg, dem die Spindel M1 folgt, ebenfalls zu folgen. Wie bereits erwähnt, ist die Bewegungsgeschwindigkeit der Achse der Spindel M1 längs des Einfügweges gleich der Bewegungsgeschwindigkeit der Düse 51. Folglich verbleibt jede Düse 51 in ihrer auf das jeweilige Ende der Spindel M1 weisenden Position gemäß 4.
Ein leichter Kontakt oder auch ein sehr kleiner Abstand kann zwischen der Vorderfläche der Düse 51 und der Seite der Spindel M1 bestehen, so dass das Ansaugen durch die Leitung 49 einen Unterdruck im Inneren der Spindel M1 erzeugt. Dieser Unterdruck veranlasst eine Saugwirkung durch die Löcher MF in dem zylindrischen Gehäuse der Spindel M1. Die Ansaugwirkung lässt das Bahnmaterial N auf der Außenfläche der Spindel anhaften. Wenn die Schneid- oder Unterbruchvorrichtung 13 das Schneiden oder Reißen des Bahnmaterials in einer an sich bekannten Weise (vgl. WO-A 9421545) bewirkt hat, wird folglich die freie Kante, die durch den Unterbruch des Bahnmaterials erzeugt worden ist, beginnen, auf die Spindel sich aufzuwickeln.
Die Ansaugwirkung wird auf einen Teil des Einfügwegabschnittes der Spindel zwischen den in 1 und 2 dargestellten Positionen aufrecht erhalten. Die Position gemäß 2 entspricht der Situation, in welcher das Bahnmaterial N unterbrochen worden ist, wobei eine rückwärtige Kante NT, die auf den auszugebenden Stamm L aufgewickelt werden wird, sowie eine Vorderkante erzeugt worden sind, die auf die neue Spindel M1 aufgewickelt wird. Die von den Ansaugdüsen 51 eingenommene Winkelposition repräsentiert die Endposition, über welche hinaus ein Ansaugen im Inneren der Spindel M1 nicht länger erforderlich ist, da wenigstens eine Windung des Bahnmaterials auf ihr bereits ausgebildet worden ist. Daher kann der Zylinder-/Kolbenbetätiger 71 einen Rückzug der Platte 63 bewirken, die folglich nicht länger Kontakt mit dem Rad 61 hat. Das letztere wird demzufolge nicht länger dazu veranlasst, zwischen der Fläche 65 und der Fläche 1B der Wickelwalze 1 zu rollen, mit dem Ergebnis, dass die Feder 36 die Einheit 31 in die Ausgangsposition zurückholt und sie damit in eine Situation bringt, die in 3 dargestellt ist.
Eine neue Spindel M2 wird dann für den nächsten Aufwickelzyklus positioniert. In 3 ist die Spindel M1 am Ausgang des Walzenspaltes 9 positioniert und dabei, mit der dritten Wickelwalze 5 in Kontakt zu kommen, die nach der Ausgabe des vorhergehenden Stammes L abgesenkt ist.
Um den Stoß zwischen dem Zahn 32 und der Kontaktschulter 34 während der Rückwärtsbewegung in die in 3 dargestellte Position zu dämpfen, kann der Zahn 32 mit einem Elastomer bekleidet sein.
Da das Rad 61 der Abnutzung unterliegt, besteht die Möglichkeit einer axialen Einstellung der Position der Manschette 33 (oben beschrieben), um das Rad 61 daran zu hindern, nicht länger Kontakt mit der Ringfläche 1B zu haben. Alternativ ist es möglich, dass die Welle 59, die das Rad 61 trägt, auf der Einheit 31 befestigt ist, und zwar in einer schwingbaren Weise, und dass jede Abnutzung des Rades durch ein größeres Schwingen der Welle 59 auf die Fläche 1B zu unter der Wirkung der Platte 63 verringert werden kann.
Die Spindeln M können einstöckig ausgeführt sein und können nach Wahl im Zentrum durch eine Membran unterteilt sein. Alternativ kann jede Spindel aus zwei Abschnitten bestehen, von denen jeder eine Länge besitzt, die die Hälfte der Länge der vollständigen Spindel ist.
Die Einheit 31 kann um die Achse A-A der Wickelwalze 1 auch durch Verwendung eines anderen Mechanismus bewegt werden. Beispielsweise kann die Manschette 33 mit einem Kronrad versehen sein, das mit einem auf einer Ausgangswelle an der Seitenwand 20 befestigten Motors aufgekeilten Ritzel kämmt. Der Motor kann in beiden Richtungen drehen, um eine Schwingbewegung um die Achse A-A zu erzeugen, oder kann nur in eine Richtung drehen, um zu bewirken, dass die Einheit 31 eine kontinuierliche Drehbewegung ausführt. Jedoch bedeutet die zweite Lösung Schwierigkeiten in der Auslegung wegen der Gefahr einer Kollision der Düsen 51 mit anderen mechanischen Bauteilen während einer vollständigen Umdrehung.
Der fertige Stamm L wird aus dem Wickelgestell 1, 3 und 5 zu einer Station 80 (5) ausgegeben, wobei die Wickelspindel, auf welcher der Stamm gebildet worden ist, extrahiert und anschließend zur Einfügvorrichtung 17 zurückgeführt worden ist. Das Extrahiersystem für die Spindel aus der Rolle oder dem Stamm besitzt eine in schematischer Form dargestellte Klaue 82, deren Öffnen und Schließen durch einen Zylinder-/Kolbenbetätiger 84 bewirkt wird. Die Klaue 82 ist auf einem Gleitblock 86, der auf Führungen 88 gleitet, befestigt.
In Fällen, in denen die Wickelspindel aus einem Stück besteht, ist eine einzige Klaue 82 zum Ergreifen des Endes der Wickelspindel, das aus dem Stamm L vorsteht, vorgesehen. Das vorstehende Ende besitzt ein in 4 erkennbares Ringprofil MR, in welches die Klaue 82 eingreifen kann. Wenn die Spindel aus zwei Hälften besteht, besitzt jede von diesen ein aus dem Stamm L vorstehendes Ringprofil, und ein Paar von Klauen 82 ist an den beiden Seiten der Maschine vorgesehen, um die beiden Teile der Spindel aus den beiden Enden des Stammes heraus zu ziehen.
Grundsätzlich kann der Extrahiermechanismus für die Spindel aus dem Stamm L so ausgeführt sein, wie das in der italienischen Patentschrift Nr. 1201390 beschrieben ist. 5 zeigt auch schematisch den Rückholweg 90, der die aus den vollständigen Stämmen extrahierten Spindeln zu einer Zone fördert, aus welcher sie durch die Einfügvorrichtung 17 entnommen werden. Die auf diese Weise durch die Maschine hergestellte Stämme besitzen ein axiales Loch ohne zentralen Wickelkern.
6 und 7 zeigen zwei teilweise Querschnittsansichten einer anderen Ausführungsform der Erfindung, ähnlich zu den 1 und 4. Gleiche oder entsprechende Teile sind durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet. In dieser Ausführungsform besteht die Ansaugdüse grundsätzlich aus einer festen Saugleitung 101 mit einem Maul 101A, welches längs eines um geringfügig weniger als 90 Grad sich erstreckenden Umfangsbogens, geformt ist, wie insbesondere 6 zeigt. Das Maul 101A folgt dem Spindeleinfügweg.
Das Maul 101A wird von einer Wand 103 in Form eines Kreissegments geschlossen, dessen Länge doppelt so lang ist, wie die Länge des Mauls 101A. Die Wand 103 ist in Umfangsrichtung um die Achse A-A der Wickelwalze 1 beweglich. Die Bewegung wird (in dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel) durch einen Motor 105 bewirkt, der eine Drehung eines Ritzels 107 bewirkt, welches mit einem Kronengetriebesegment 109 kämmt, das mit der Wand 103 integral ist. Alternativ ist es möglich, ein Bewegungssystem vorzusehen, das ähnlich demjenigen ist, das in dem vorstehenden Beispiel der Ausführungsform für die Bewegung der Ansaugdüse 51 beschrieben worden ist.
Eine kreisförmige Öffnung 111 ist in einer Zwischenposition der Wand 103 vorgesehen. Eine Dichtung 113 ist zwischen der Wand 103 und dem Maul 101A der festen Ansaugleitung 101 angeordnet (7).
Wenn die Öffnung 111 sich außerhalb des Mauls 101A der Ansaugleitung 101 befindet (wie das in 6 dargestellt ist), dann wird das Maul durch die Wand 103 verschlossen. Wenn eine neue Spindel M in den Einfügweg eingegeben werden soll, ist die Öffnung 111 mit ihm ausgerichtet und beginnt zu bewegen – als ein Ergebnis der Drehung der Wand 103 in Richtung des Pfeiles f103 um die Achse A-A der Wickelwalze 1 –, um so der Bewegung der Spindel M zu folgen. Ein Unterdruck wird daher im Inneren der letzteren aufgrund der Verbindung über die Öffnung 111 zu der festen Ansaugleitung 101 erzeugt. Wenn die erste Windung des Bahnmaterials um die Spindel vervollständigt ist, kann der Unterdruck unterbrochen werden, und daher kehrt die Wand 103 mit der Öffnung 111 in die Ausgangsposition zurück.
Im Wesentlichen bilden die feste Ansaugleitung 101 und die bewegliche Öffnung 111 ein Ansaugventil, welches der Spindel längs des Einfügweges folgt.
In diesem Fall ist es auch möglich, zwei symmetrische Anordnungen auf den beiden Seiten der Maschine vorzusehen, um ein ausgeglichenes Vakuum im Inneren der Spindel M zu erzeugen.
Selbstverständlich zeigen die beigefügten Zeichnungen nur ein praktisches Ausführungsbeispiel der Erfindung, die in ihren Formen und Anordnungen ohne Abweichung von dem erfindungsgemäßen Konzept ausgeführt sein kann. Das Vorhandensein von Bezugszeichen in den Ansprüchen hat lediglich den Zweck, das Verständnis unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen zu erleichtern, sie beschränken jedoch nicht den Schutzbereich der Ansprüche.

Claims

Aufwickelmaschine zur Herstellung von Rollen (L) aus aufgewickeltem Bahnmaterial (N) mit einem Wickelgestell (1, 3, 5) zum Aufwickeln des Bahnmaterials und anschließendem Bilden von Rollen aufgewickeltem Bahnmaterials, mit einer Einfügvorrichtung (25) zum sequentiellen Einfügen von Wickelspindeln (M1; M) mit einer luftdurchlässigen Wand, auf welcher die Rollen gebildet werden, in das Wickelgestell, einem Einfügweg zum Einfügen der Spindeln in das Wickelgestell und ein Unterdrucksystem zur Erzeugung eines Unterdrucks im Inneren der Spindeln, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterdrucksystem wenigstens ein bewegliches Unterdruckventil oder Unterdrucköffnung (51; 111) aufweist, welches derart gesteuert ist, dass es in den Spindeln längs wenigstens eines Teiles des Einfügweges folgt und zu einer Anfangsposition nach der Einfügung einer Spindel zurückkehrt, während eine Rolle auf der Spindel weiterhin gebildet wird.
Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Unterdruckventil oder -öffnung (51; 111) pneumatisch mit der Innenseite der Spindel längs des wenigstens einen Teiles des Einfügweges verbunden ist.
Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Unterdruckdüsen oder Ansaugöffnungen (51; 111) aufweist, die längs des Operationsweges mit zwei gegenüberliegenden Enden der Spindel pneumatisch verbunden sind.
Maschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass operative Weg sich längs eines Umfangsbogens erstreckt.
Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelgestell wenigstens eine erste Wickelwalze (1) aufweist, die um ihre eigene Achse (A-A) rotiert und um welche das Bahnmaterial zugeführt wird, und dass der operative Weg ein Zentrum auf der Achse der ersten Wickelwalze aufweist.
Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Rollfläche (11) umfasst, die zusammen mit der ersten Wickelwalze (1) den Einfügweg der Spindeln definiert.
Maschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wickelgestell eine zweite Wickelwalze (3) aufweist, die zusammen mit der ersten Wickelwalze (1) einen Walzenspalt (9) definiert, durch welchen die Spindeln während des Aufwickelns laufen.
Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 2–7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Ansaugdüse oder -öffnung (51; 111) längs des operativen Weges mit einer alternierenden Bewegung zwischen einer Anfangsposition und einer Endposition beweglich ist.
Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ansaugdüse oder -öffnung (51; 111) auf einer Einheit (31; 109) befestigt ist, die um die Achse (A-A) der ersten Wickelwalze rotiert, und dass eine Bewegungsvorrichtung (59–71; 105, 107) zur Steuerung der Bewegung der Einheit um die Achse synchron mit der Bewegung der Einfügvorrichtung vorgesehen ist.
Maschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung eine erste Drehbewegung der Ansaugdüse in Zuführrichtung der Spindeln längs des Einfügweges derart veranlasst, dass sie jeder Spindel von einer Einfügposition zu einer Zwischenposition längs des Einfügweges folgt, wonach eine Bewegung in der entgegengesetzten Richtung erfolgt, um die wenigstens eine Ansaugdüse aus der Zwischenposition in die Einfügposition zurückzubringen.
Maschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung einen Motor (105) und eine Getrieberadübertragung (107) aufweist.
Maschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsvorrichtung ein auf einer Seite einer Welle (59) senkrecht zur Rotationsachse (A-A) der ersten Wickelwalze (1) frei befestigtes Ritzel (61) aufweist, welches von der Dreheinheit (31) getragen wird, und dass Mittel (63) vorgesehen sind, die das Ritzel dazu zwingen, auf einer Fläche (65), die bezüglich der Rotationsachse der ersten Wickelwalze nicht dreht, und auf einer Ringfläche (1B) der ersten Wickelwalze senkrecht zur Rotationsachse zu rollen.
Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel, die das Ritzel zur Ausführung einer Rollbewegung zwingen, ein Druckelement (63) aufweisen, das parallel zur Rotationsachse der ersten Wickelwalze beweglich ist.
Maschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (63) die nicht rotierende Fläche (65) definiert.
Maschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement (63) sich über einen Teil der Umfangsausdehnung der ersten Wickelwalze erstreckt.
Maschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 12–15, dadurch gekennzeichnet, dass die Dreheinheit (31) elastischen Rückholgliedern (36) zugeordnet ist.
Maschine nach oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie abstromseitig zum Wickelgestell einen Auszieher (80) zum Herausziehen der Wickelspindeln aus jeder in dem Wickelgestell gebildeten Rolle sowie einen Rücklaufweg (90) zur Förderung der Spindeln zurück zu der Einfügvorrichtung aufweist.
Maschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ansaugventil oder -öffnung (51; 111) durch einen festen Ansaugkanal (101; 101A) und einen beweglichen Schließer (103) gebildet ist, der zwischen dem festen Ansaugkanal und den Spindeln angeordnet ist, wobei der Schließer den Spindeln längs des wenigstens eines Teiles des Einfügweges folgt.
Maschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Ansaugkanal (101; 101A) eine gebogene Form aufweist.
Maschine nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließer (103) aus einer beweglichen Wand neben dem festen Ansaugkanal mit einer Öffnung (111) besteht, deren Abmessungen kleiner sind als der feste Ansaugkanal.
Verfahren zur Herstellung von Rollen (L) aus aufgewickeltem Bahnmaterial (N) ohne Wickelhülse (Wickelkern), bei dem eine Winkelspindel (M, M1) mit Ansauglöchern (NF) vorgesehen wird, dass wenigstens ein Ansaugmittel (51; 111) vorgesehen wird, das mit der Spindel derart zusammenwirkt, dass in ihr ein Unterdruck erzeugt wird; dass ein vorderer Teil des Bahnmaterials veranlasst wird, mittels des Unterdrucks auf der Spindel anzuhängen; dass die Spindel längs eines Einfügweges zu einem Wickelgestell verlagert wird, dass in dem Wickelgestell (1, 3, 5) ein Teil des Bahnmaterials von vorgegebener Länge um die Wickelspindel zur Bildung einer Rolle aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck in der Spindel aufrechterhalten wird, während sie längs wenigstens eines Teiles des Einfügweges verlagert wird, indem die Unterdruckmittel (51; 111) längs des Einfügweges bewegt werden, dass die Unterdruckmittel (51; 111) in einer Anfangsposition nach Anhängen des Bahnmaterials an der Spindel zurückgeführt werden, während das Aufwickeln des Bahnmaterials um die Spindel sich fortsetzt, und dass die Wickelspindel aus der Rolle herausgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel veranlasst wird, längs des Weges zu rollen.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterdruck in der Spindel durch axiale Anordnung einer Unterdruckdüse oder -öffnung (51; 111) neben wenigstens einem Ende der Spindel angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Unterdruckdüse oder -öffnung neben jedem Ende der Spindel angeordnet wird.
Verfahren nach wenigstens Ansprüchen 21 und 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Düse veranlasst wird, sich längs des Weges in Einfügrichtung der Spindel zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Düse längs des Weges mit einer alternierenden Bewegung bewegt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 21, 22 und 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg sich im Wesentlichen in Form eines Kreisbogens erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg ein Zentrum aufweist, das in der Achse der ersten Wickelwalze (1) liegt, um welche das Bahnmaterial gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel veranlasst wird, längs des Weges zwischen einer ersten Wickelwalze und einer ungefähr zylindrischen Rollfläche (11) zu rollen, die sich um die erste Wickelwalze erstreckt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 21–29, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruck im Inneren der Spindel aufrechterhalten wird, bis eine Windung des Bahnmaterials um letztere herum gewickelt worden ist.