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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Veränderung
der Linearlast auf einem Aufroller einer Papierbahn. Der Aufroller
weist in erster Linie eine Anfangsaufrollvorrichtung, eine Aufrollwelle, einen
Aufrollzylinder und eine Belastungsvorrichtung auf. Das Konzept
der Linearlast betrifft die beim Aufrollen erforderliche Kraft,
womit die auf der Aufrollwelle ausgebildete Papierrolle belastet
wird. Die beim Aufrollen erforderliche Kraft wird auf die auf der Rollenwelle
ausgebildete Papierrolle in erster Linie so über den Aufrollzylinder übertragen,
dass die notwendige Kraft, die Linearlast, über den Walzenspalt zwischen
dem äußeren Umfang
des Aufrollzylinders und dem äußeren Umfang
der im Ausbildungsvorgang befindlichen Rolle erzeugt wird, wenn
die Belastung der Walze zumindest in erster Linie mittels der auf
die Enden der Aufrollwelle wirkenden Kraftausübungsvorrichtungen erzeugt
wird. Bei der Anfangsaufrollvorrichtung erfolgt die Ausbildung des unteren
Abschnittes der Rolle auf der Aufrollwelle, wobei die Aufrollwelle
danach zu der Belastungsvorrichtung verlagert wird, um so gerollt
zu werden, dass eine volle Papierrolle ausgebildet wird.
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Die den Walzenspalt belastende Kraft
kann mittels auf der Basis der Position der Anfangsaufrollvorrichtung
und der Belastungsvorrichtung abgeleiteter Steuersignale so reguliert
werden, dass die Belastung des Walzenspaltes auf zuvor festgelegte
Art und Weise von einem möglichen
Anfangsaufrollwinkel, dem Durchmesser der wachsenden Rolle oder
der Zeit, das heißt
den Linearlastveränderungen
als Funktion eines messbaren Faktors abhängig ist. In der Übertragungsstufe,
in der die Aufrollwelle und die darauf auszubildende Rolle von dem
Träger
verlagert und die Last durch die Anfangsaufrollvorrichtung oder
dergleichen auf die von der Belastungsvorrichtung bewirkte Belastung
verlagert wird, wird oftmals eine den Aufrollvorgang störende Kraftspitze
erzeugt.
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Der Aufroller wird im Allgemeinen
zum Beispiel zum Aufrollen einer zum Beispiel von einer Papiermaschine
oder einer Fertigbearbeitungsvorrichtung für Papier übergebenen Papierbahn verwendet. Bei
dem betroffenen Aufroller handelt es sich um einen Endlosaufroller,
bei dem Maschinenrollen nacheinander aufgerollt werden. Wenn die
Rolle voll geworden ist, wird die Bahn dahingehend verändert, dass
sie auf einer neuen Aufrollwelle läuft. Die Bahn wird um die Aufrollwelle
aufgerollt und in dem Aufroller wird die nach und nach auf ihre
volle Größe anwachsende
Rolle mittels einer Belastungsvorrichtung gegen den Aufrollzylinder
gedrückt,
wobei die in einem bestimmten Bereich über den Aufrollzylinder laufende
Bahn und der Aufrollzylinder mit einer der gewünschten Geschwindigkeit der
Bahn entsprechenden Umfangsgeschwindigkeit gedreht werden. Bevor
die Rolle fertiggestellt wird, kann eine neue Aufrollwelle, wenn
sie auf die Laufgeschwindigkeit beschleunigt ist, mittels der Anfangsaufrollvorrichtung
so mit dem Aufrollzylinder in Walzenspaltberührung gebracht werden, dass
sie ebenfalls die entsprechende Umfangsgeschwindigkeit erreicht.
Sobald die Papierrolle den gewünschten
Durchmesser erreicht hat, wird sie von dem Aufrollzylinder weg verlagert.
Somit beginnt ihre Umfangsgeschwindigkeit niedriger zu werden, was
die Ausbildung einer Bahnschleife zwischen der neuen Aufrollwelle
und der vollen Rolle zum Ergebnis hat. Diese Schleife wird zum Beispiel
mittels einer Druckluftdüse
so geführt,
dass sie sich um eine neue Aufrollwelle wickelt, und folglich von
der fertiggestellten Rolle abgerissen wird. Es gibt auch andere
Möglichkeiten
des Wechsels.
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Auf Grund der Veränderungen bei der Belastung
besteht ein Problem bei der zuvor erwähnten Übertragungsstufe besonders
darin, dass wenn das Aufrollen bei hohen Geschwindigkeiten erfolgt,
Falten in den inneren Schichten der Rollen erzeugt werden, so dass
der untere Abschnitt der Rollen als Fertigungsausschuss zurückgewiesen
wird. Die als Fertigungsausschuss entsorgte Papiermenge kann 2 bis 3%
erreichen, was beträchtliche
Verluste für
die Papierfabrik verursacht.
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Ein bekanntes Verfahren zur Veränderung der
Linearlast auf dem Aufroller ist zum Beispiel in dem Patent FI-71107 und dem entsprechenden U.S.-Patent
4634068 of fenbart. Hierbei werden sekundäre Gabeln so gegen die anfangs
in primären Gabeln
aufgerollte Aufrollwelle angetrieben, dass die Gabeln auf die Aufrollwelle
auftreffen. Die Linearlast wird in dieser Übertragungsstufe gesteuert,
indem die von den primären
Gabeln erzeugte Belastung gleichmäßig verringert, und die von
den sekundären Gabeln
erzeugte Belastung zur gleichen Zeit gleichmäßig erhöht wird, wobei die Linearlastsumme
im Wesentlichen gleich bleibt. Die Einwirkung auf die Aufrollwelle
hat jedoch immer eine klare Linearlastspitze zum Ergebnis. Daher
wird die Störung
zusätzlich
zu der Veränderung
der Belastung auch durch die Verlagerung der Belastungsvorrichtung
in eine Position verursacht, in der sie die Rolle von der Anfangsaufrollvorrichtung
aufnehmen kann, wobei der letztere Faktor bei der Verlagerung der
Belastung wirken kann, selbst wenn die Linearlast durch die Steuerung
der Stellglieder gut gesteuert werden könnte, welche die Belastung
in der Übertragungsstufe
bewirken.
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So sind zum Beispiel bei der allgemein
verwendeten Aufrollerart in Längsrichtung
der Maschine (Maschinenrichtung) bewegbare Aufrollträgerschlitten
vorhanden, wobei die Aufrollträgerschlitten
als Belastungsvorrichtung funktionieren, wenn die Rolle nach dem
Anfangsaufrollen fertiggestellt wird. Die Trägerschlitten sind mit Führungsklemmelementen versehen,
die auf die Enden der Aufrollwelle mit einer Kraft drücken, die
entsprechend der Kraft der zum Bewegen der Aufrollträgerschlitten
verwendeten Stellglieder bestimmt wird. Wenn die Stellglieder zum Antreiben
des Trägerschlittens
gegen die Aufrollwelle verwendet werden, herrscht dabei immer ein
bestimmter Druck vor, um die Bewegung sicherzustellen, wobei der
Druck einen „Lasthub" erzeugt, wenn die
Führungsklemmelemente
die Aufrollwelle berühren.
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Mittels des Verfahrens gemäß der Erfindung ist
es möglich,
eine zusätzliche
Belastung zu vermeiden, die in der Stufe auf die Aufrollwelle ausgeübt wird,
wenn die Aufrollwelle von der Anfangsaufrollvorrichtung zu der Belastung
der Belastungsvorrichtung verlagert wird, durch die der größte Teil
der Rolle ausgebildet wird. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist durch das
gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil des beigefügten Anspruches
1 präsentiert
wird.
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Mittels des Verfahrens der Erfindung
kann die beim Wechsel der Aufrollwelle auftretende Veränderung
der Belastung sogar weiter minimiert werden, wodurch die Papierrollen
so ausgebildet werden, dass sie zum Beispiel im Hinblick auf weitere
Verarbeitungsverfahren eine einheitliche Qualität aufweisen. Die Erfindung
basiert auf der Regulierung der Positionen oder der Standorte der
Führungsklemmelemente
sowie auf der Regulierung der Kraft der Belastungsvorrichtung vor
der Übertragungsstufe,
so dass keine Belastungsspitze erzeugt wird.
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Nachfolgend wird das Verfahren gemäß der Erfindung
mittels eines Beispiels unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen
beschrieben, wobei
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1 eine
Seitenansicht einer Aufrollerart als Beispiel darstellt,
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2 Belastungsdrücke beim
Stand der Technik während
der Übertragungsstufe
darstellt,
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3 die
erste Ausführungsform
des Verfahrens schematisch darstellt, und
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4 eine
zweite Ausführungsform
des Verfahrens schematisch darstellt.
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In diesem Fall wird das Verfahren
gemäß der Erfindung
mittels eines Aufrollers gemäß 1 ausgeführt, wobei die Arretierklemmelemente 3 der
Anfangsaufrollvorrichtung 9 den primären Gabeln des zuvor erwähnten Patentes
FI-71107, und die in der Vertikalebene in Aufrollträgerschlitten 6 drehbar
auf Zapfen gelagerten sekundären
Klemmelemente 8 den sekundären Gabeln des Patentes entsprechen, wobei
es sich bei dem Klemmelement auf der Seite des Aufrollzylinders 4 um
ein Arretierklemmelement, und bei dem Klemmelement auf der anderen
Seite des Endes der Aufrollwelle um ein Führungsklemmelement handelt.
Die Aufrollträgerschlitten 6 bewegen sich
mittels Linearlagern und Hydraulikzylindern 11 an Führungsschienen
entlang, welche die Belastung der Rolle erzeugen, und wofür nachfolgend
der Begriff „Belastungsstellglied" verwendet wird.
Die Belastungsvorrichtung, durch welche die Rolle gegen den Aufrollzylinder 4 belastet
wird, besteht aus Hydraulikzylindern 11 und einem Mechanismus,
durch den sich die Hydraulikzylinder in einer Kraftübertragungsverbindung
mit den Enden der Aufrollwelle, genauer ausgedrückt mit den Lagergehäusen der
Aufrollwelle befinden. Der Mechanismus, durch den die Kraft der
Hydraulikzylinder auf die Enden der Aufrollwelle übertragen
wird, besteht in diesem Fall aus den Aufrollträgerschlitten 6 und
den Führungsklemmelementen 8.
Zum Zwecke einer Messung des Durchmessers der Rolle sind die Aufrollträgerschlitten 6 mit Einrichtungen
zum Messen der Position versehen, die auf beiden Seiten der Maschine
positioniert sind. In dem Aufroller wird die Rolle auf bekannte
Art und Weise durch die Enden der Aufrollwelle mittels Aufrollschienen 5 oder
entsprechender Trägerelemente getragen.
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Gemäß 1 befindet sich die Anfangsaufrollvorrichtung 9 zu
Beginn des Wechsels der Aufrollwelle in der oberen Position, und
die Arretierklemmelemente 3 der Anfangsaufrollvorrichtung
sind geöffnet.
Die Kupplung der Anfangsaufrollvorrichtung ist ebenfalls geöffnet. In
dem Aufrollwellenspeicher muss eine leere Aufrollwelle von sich
absenkenden Armen 2 ergriffen werden.
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Die Aufrollwelle 1 wird
mittels sich absenkender Arme 2 zu der Anfangsaufrollvorrichtung 9 abgesenkt.
Die Klemmelemente 3 der Anfangsaufrollvorrichtung werden
automatisch arretiert, sobald die Aufrollwelle 1 unten in
den Klemmelementen 3 der Anfangsaufrollvorrichtung 9 positioniert
ist. Die Kupplung der Anfangsaufrollvorrichtung wird geschlossen und
in den Kriechmodus geschaltet. Die leere Aufrollwelle 1 wird
auf Bahngeschwindigkeit beschleunigt, und die Anfangsaufrollvorrichtung 9 wird
um eine bestimmte Entfernung, zum Beispiel in eine bestimmte Winkelposition
im Verhältnis
zu dem Aufrollzylinder 4, oder so gedreht, dass die Aufrollwelle 1 auf
die Schienen abgesenkt wird. Der Walzenspalt zwischen dem Aufrollzylinder 4 und
der Aufrollwelle 1 wird automatisch an einem Punkt während der
Drehbewegung geschlossen. Die Aufrollträgerschlitten 6 werden
in eine Wechselposition verlagert, wenn die Papierrolle den gewünschten
Durchmesser erreicht hat. Die Rolle wird somit von dem Aufrollzylinder 4 weg verlagert.
Die Bahn wird auf passende Art und Weise auf eine neue Aufrollwelle 1 gewechselt.
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Der Vorgang des Anhaltens der vollen
Rolle 7 erfolgt durch Bremsen. Wenn die Rolle 7 angehalten
ist, hört
der Bremsvorgang auf. Die Führungsklemmelemente 8 und
die Arretierklemmelemente 3 der Aufrollträgerschlitten 6 drehen
sich automatisch nach unten, wobei danach die volle Aufrollwelle 1 entlang
der Schienen 5 zu einem Anschlag rollt, wovon sie mittels
eines Kranes von der Maschine weg verlagert werden kann.
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Während
des Vorgangs des Bewegens der vollen Rolle 7 von der Maschine
weg, wird die Bahn auf die in der Anfangsaufrollvorrichtung 9 positionierte
Aufrollwelle 1 aufgerollt, und die Rolle wird mittels der
Stellglie der der Anfangsaufrollvorrichtung 9, die über die
Arretierklemmelemente 3 auf die Enden der Aufrollwelle
wirken, gegen den Aufrollzylinder 4 belastet. In der nächsten Stufe
wird die Anfangsaufrollvorrichtung 9 auf den Schienen 5 nach
unten gedreht, wenn der Wechsel in der oberen Winkelposition der
Aufrollwelle ausgeführt
wurde, und die Aufrollträgerschlitten 6 werden
in Richtung der oben auf den Schienen 5 in der Anfangsaufrollvorrichtung 9 positionierten
Aufrollwelle 1 geführt.
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In 2 sind
die Druckniveaus der für
die Belastung der Anfangsaufrollvorrichtung 9 verantwortlichen
Stellglieder, und die Druckniveaus der für die Belastung der Aufrollträgerschlitten
in einer Übertragungsstufe
verantwortlichen Belastungsstellglieder 11 veranschaulicht.
Die Führungsklemmelemente 8 wurden
mittels in den Aufrollträgerschlitten 6 positionierter
Stellglieder 10 nach oben gedreht, wobei das Führungsklemmelement
eine mit dem Buchstaben P gekennzeichnete Druckspitze verursacht, wenn
es auf den Aufrollzylinder auftrifft, und eine entsprechende Belastungsspitze
in dem Aufroller verursacht.
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Bei der Erfindung erfolgt die Berührung der Belastungsvorrichtung
mit der Aufrollwelle ohne Belastungskraft, das heißt mit anderen
Worten ausgedrückt,
dass sich die Belastungsstellglieder 11 in einem Zustand
ohne die die Linearlast bewirkende Kraft befinden.
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Gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung ( 3) werden
die Trägerschlitten 6 mit
einer sehr geringen Geschwindigkeit in Richtung der Aufrollwelle 1 geführt, wobei
die Führungsklemmelemente 8 in
der oberen Position positioniert sind, und die Trägerschlitten 6 ungefähr 10 mm
vor der Stelle angehalten werden, an der die Führungsklemmelemente 8 mit
der Aufrollwelle 1 in der Anfangsaufrollvorrichtung 9 in
Berührung
kommen. In dieser Stufe wird der Druck von den Belastungsstellgliedern 11 ausgeschaltet,
wenn die Führungsklemmelemente 8 noch
nicht mit der Aufrollwelle 1 in Berührung gekommen sind, wobei
ihre Kammern über
Ventile zu den Tankleitungen hin geöffnet sind. Der nächste Schritt besteht
im Warten darauf, bis der Durchmesser der Bahnrolle R auf eine solche
Größe anwächst, dass das
Ende der Aufrollwelle 1 gegen das Führungsklemmelement 8 verlagert
wird und beginnt, die Aufrollträgerschlitten 6 an
sich selbst entlang zu bewegen. Dies ist an Hand der Positionsinformationen
der Aufrollträgerschlitten 6,
zum Beispiel mittels eines die Position angebenden Sensors erkennbar.
Somit können
die Arretierklemmelemente 8 der Aufrollträgerschlitten 6 auf
der gegenüberliegenden
Seite der Enden der Aufrollwelle 1 angehoben werden, wobei
sie die Aufrollwelle 1 an den Aufrollträgerschlitten 6 arretieren,
wenn sie geschlossen sind. Gleichzeitig kann der Druck auf die Belastungsstellglieder
geschaltet werden. Die Veränderung
der Linearlast erfolgt zum Beispiel gemäß dem in der Veröffentlichung
FI-71107 beschriebenen, und in 2 dargestellten
Prinzip auf eine solche Art und Weise, dass die von der An fangsaufrollvorrichtung 9 bewirkte
Belastung von einem bestimmten Ausgangsniveau gleichzeitig auf das
Nullniveau verringert wird, wenn die von den Aufrollträgerschlitten
verursachte Belastung erhöht
wird, bis die Belastung der Belastung der Anfangsaufrollvorrichtung 9 vor
dem Beginn der Veränderung
entspricht, das heißt
mit anderen Worten, dass die Gesamtbelastung konstant bleibt. Daher
handelt es sich bei dem Prinzip um dasselbe wie in 2, wobei jedoch der Vorgang der Belastung
der Belastungsvorrichtung, und damit der Vorgang der Erhöhung der
Linearlast bei Null beginnt. Es wird keine Linearlastspitze erzeugt,
da die Führungsklemmelemente 8 nicht gegen
die Aufrollwelle angetrieben werden, wobei jedoch die Bahnrolle
frei in einen Eingriff mit den Aufrollträgerschlitten 6 hinein
wachsen kann.
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Gemäß einer zweiten Alternative
(4) werden die Aufrollträgerschlitten
in eine Lastverlagerungsposition verfahren, wenn sich beide Führungsklemmelemente
und die Arretierklemmelemente in der unteren Position befinden.
Die Führungsträgerschlitten
werden mittels Positionssteuerung so in die richtige Position verlagert,
dass die Klemmelemente auf beiden Seiten der Enden der Rollenspule 1 geschlossen
werden. Wenn die Klemmelemente 8 geschlossen sind, wird
die Kraft der Belastungsstellglieder 11 auf 0 N reguliert,
wobei die Berührung
mit der Aufrollwelle 1 ohne Belastungskraft erfolgt, und
keine Belastungsspitze auftritt. In der Praxis werden die Aufrollträgerschlitten 6 auf
den Kraftsteuerungsmodus eingestellt, und das Kraftziel wird auf
0 N reguliert. Danach wird die Belastung auf ähnliche Art und Weise wie oben
beschrieben erhöht.
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Bei beiden Alternativen können die
Belastungskräfte
mittels der Belastungsvorrichtung klar von Null bis auf die Linearlastkraft
erhöht,
und mittels der Anfangsaufrollvorrichtung von der Linearlastkraft auf
Null gebracht werden. Beide Kräfte
können gleichmäßig verändert werden,
wobei die deren Gesamtwirkung veranschaulichende Summenlinearlastkurve
zeitabhängig
ebenfalls linear ist.
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Wenn die Last des Antriebes verändert wurde, öffnet sich
die Kupplung der Anfangsaufrollvorrichtung automatisch, und der
Antrieb wird angehalten. Die Arretierklemmelemente 3 der
Anfangsaufrollvorrichtung 9 werden geöffnet, und sie wird nach oben
in die Ausgangsposition der Wechselfolge geführt. Dann ist die Anfangsaufrollvorrichtung 9 zur Aufnahme
einer neuen Aufrollwelle von einem Aufrollwellenspeicher für den nächsten Wechsel
bereit.
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Die Funktion des Aufrollers wird
mittels eines Steuersystems gesteuert, welches auf einer an sich bekannten
programmierbaren Steuerlogik basiert, mittels welcher die zuvor
erwähnten
Einstellungen ausgeführt
werden können.
Die Bewegung der Aufrollträgerschlitten 6 ist
mittels einer Positionssteuerung genau steuerbar, wobei die Aufrollträgerschlitten
und die darin vorhandenen Führungsklemmelemente 8 im
Verhältnis
zu der Aufrollwelle 1 genau positioniert werden, bevor
sie mit der Aufrollwelle in Berührung
kommen, und bevor die Last erhöht
wird.
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Es ist offensichtlich, dass die Erfindung
nicht auf das oben erwähnte
Beispiel begrenzt ist, jedoch innerhalb des Umfanges der Ansprüche verändert werden
kann. Bei dem oben beschriebenen Aufroller ist auf beiden Seiten
des Rahmens des Aufrollers ein Aufrollträgerschlitten 6 vorhanden,
wobei sich der Aufrollträgerschlitten
linear bewegt, und in einer Kraftübertragungsverbindung mit dem
entsprechenden Ende der Aufrollwelle 1 steht. Sowohl der
Aufrollzylinder 4, als auch die Aufrollwelle 1 werden
während
des Aufrollens gedreht, das heißt
es handelt sich bei dem betroffenen Aufroller um einen mittelpunktantriebsunterstützten Aufroller.
Die Art des Aufrollers und/oder die Details des Aufrollers können sich
jedoch von den oben erwähnten
unterscheiden. Der Aufroller kann zum Beispiel mittels Oberflächenantrieb
funktionieren, wobei zum Beispiel nur der Aufrollzylinder 4 angetrieben
wird. Eine Gemeinsamkeit aller Aufroller, bei welchen die Erfindung
anwendbar ist, besteht darin, dass sie mit einer Belastungsvorrichtung
versehen sind, die in der Stufe mit einer Aufrollwelle in Berührung verfahren
wird, wenn die Papierbahn beim Anfangsaufrollen bereits um die Aufrollwelle
aufgerollt wurde. Der Zeitpunkt des Wechsels kann also so ausgewählt werden,
dass der größte Teil
des Aufrollvorgangs mittels der Anfangsaufrollvorrichtung ausgeführt, und
die Rolle erst kurze Zeit vor dem Rollenwechsel auf die Belastungsvorrichtungen
gewechselt wird. Daher ist die An fangsaufrollvorrichtung in diesem
Zusammenhang nicht als Vorrichtung anzusehen, in der es möglich ist,
die Bahn um die Aufrollwelle aufzurollen, und die eine Last verursacht,
die für
die Dauer des Endaufrollens zu einer von einer anderen Belastungsvorrichtung
bewirkten Last verändert
werden kann. Der Aufroller kann zum Beispiel mit zwei Paaren von
Aufrollträgerschlitten versehen
sein.
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Der Aufrollzylinder 4 kann
durch jede beliebige Oberflächenantriebsvorrichtung
ersetzt werden, die einen Walzenspalt mit der Rolle ausbildet, wobei in
dem Walzenspalt die zuvor erwähnte
Linearlast wirksam ist. Bei der Oberflächenantriebsvorrichtung kann
es sich zum Beispiel um einen Riemen und eine Rollenbaugruppe handeln.