DE60110842T2

DE60110842T2 - Verfahren und vorrichtung zum aufwickeln einer papier- oder kartonbahn

Info

Publication number: DE60110842T2
Application number: DE60110842T
Authority: DE
Inventors: Pauli Koutonen; Heikki FÖHR; Markku JÄRVENSIVU
Original assignee: Metso Paper Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2001-12-04
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2021-12-05
Also published as: ATE295323T1; EP1360132B1; CA2431156A1; FI20002679A0; AU2002216131A1; US20040056142A1; WO2002046076A1; EP1360132A1; FI112931B; FI20002679A; DE60110842D1; CA2431156C; US7011267B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 4.
In Bezug auf den Stand der Technik wird auf das US Patent 4 867 389 verwiesen, in dem ein Verfahren beim Wickeln offenbart ist, bei dem separate Rollen Seite an Seite um Rollenkerne ausgebildet sind, die hintereinander angeordnet sind, während sie durch Stützelemente gestützt sind, und wobei die Walzenkerne an ihren Enden gegeneinander mittels Kernspanneinrichtungen gedrückt werden, die in Verbindung mit den freien Enden der äußersten Rollenkerne angeordnet sind, und wobei die Rollenkerne bei einer erwünschten Position angeordnet sind und einer erwünschten Kompressionskraft mittels der Kerneinspanneinrichtungen unterworfen sind, wobei bei dem Verfahren die Länge der Reihe der Rollenkerne bestimmt wird.
In Bezug auf den Stand der Technik kann außerdem auf das US Patent 3 792 820 verwiesen werden, in dem ein Bahnumwickler offenbart ist, der eine Vielzahl an Wickelstationen hat, wobei jede Wickelstation ein Paar an Stützaufbauarten bei einer beabstandeten Beziehung hat, wobei die Regulierung der Kompressionskraft von zumindest einer Kerneinspanneinrichtung während des Wickels beschrieben ist.
Bei zwei Trommelwicklern, bei denen schmalere Teilbahnen, die mit einer Rollenschneidmaschine von einer Bahn geschnitten werden, die von einer Maschinenrolle abgewickelt wird, zu Verbracherrollen gewickelt werden, werden die Rollen üblicherweise Seite an Seite an zwei Wickeltrommeln angeordnet. Aufgrund der Variationen bei den Querrichtungsprofilen, beispielsweise der Dicke, der Feuchtigkeit und der Rauhigkeit, der zu wickelnden Bahn werden benachbarte Rollen nicht mit genau gleich großen Durchmessern trotz des Umstandes ausgebildet, dass im Prinzip genau gleich lange Teilbahnen zu ihnen gewickelt werden. Aufgrund der Unterschiedlichen Durchmesser der Rollen werden die bei den Rollenmitten angeordneten Rollenkerne mit dem Voranschreiten des Wickelns in Bezug zueinander so versetzt, dass ihre Drehmitten getrennt werden und gleichzeitig kleinere Schwankungen ebenfalls bei den Winkelgeschwindigkeiten bei den Rollen auftreten. Da die Rollenmitten jedoch in Kontakt miteinander während des Wickelprozesses stehen, ergeben sich ablenkende Kräfte zwischen den Enden der Rollenkerne, und die Rollen neigen zu einem "Springen", wobei in diesem Zusammenhang die Rollen, die ausgebildet worden sind, beschädigt werden können. Aufgrund dieser nachteilhaften Schwingung ist es bei einem Zweitrommelwickeln im Allgemeinen erforderlich, bei einer niedrigeren Geschwindigkeit zu laufen, d. h. mit einer niedrigeren Wickelgeschwindigkeit sich zufrieden zu geben, was die Leistung der Maschine verringert und somit unökonomisch ist.
Das vorstehend beschriebene Problem ist aufgetreten, solange Wickler der Zwei-Trommel-Art verwendet worden sind. Die Ernsthaftigkeit des Problems hat sich jedoch im Laufe der Jahre verändert, da das Profil der bei einer Papiermaschine hergestellten Bahn sich verbessert hat und gleichzeitig die Rollengröße und die Wickelgeschwindigkeit sich in einem lediglich geringfügigen Maße geändert haben. In den letzten Jahren haben die Durchmesser der hergestellten Verbraucherrollen damit begonnen, größer zu werden, und gleichzeitig sind die Wickelgeschwindigkeiten ebenfalls gesteigert worden, wobei aus diesem Grund das Schwingungsproblem erneut angesprochen wurde: selbst eine geringfügige Schwankung des Profils in der Richtung der Breite der Bahn wird insbesondere während des Wickelns von dünnen Papiersorten so aufsummiert, dass Fehler bei der Form der Rollen, die von dem Bahnprofil her auftreten, ein bedeutsames Schwingungsproblem verursachen.
Bei dem Wickelprozess ist eine Anzahl an verschiedenen Phänomenen wirksam, die versuchen, die Bahnrollen, die hergestellt werden, in ihrer axialen Richtung zu verschieben:

– die Durchbiegung der Wickelzylinder d. h. der Wickeltrommeln,
– Fehler bei der Form der Rollen, die sich aus einem ungleichmäßigen Profil zur Bahn ergeben, und
– außerdem die Kernspanneinrichtungen, die die Rollenkerne der äußersten Bahnrollen stützen, die die Reihe an Rollen axialen Kräften unterwerfen, wenn sie die Reihe an Rollen bei der erwünschten Position halten.

Die Kernspanneinrichtungen allein können auch eine Kompressionskraft erzeugen, die auf die gesamte Reihe an Rollenkerne dann aufgebracht wird, wenn die Rollenkerne außerordentlich lang sind: die Gesamtlänge der Rollenkerne ist höher als die regulierte Entfernung zwischen den Kernspanneinrichtungen.
Ein Problem beim Wickeln ist außerdem, dass die Länge der Rollenkerne, beispielsweise die Rollenspulen, sich während des Wickelns ändert, da bei einigen Kern- und Papiersorten der Kompressionsdruck, der durch die Bahn verursacht wird, die auf den Kern gewickelt wird, eine Verlängerung der Kerne auftreten lässt.
Wenn Rollenkerne bei ihrer Position an ihren Enden mittels der Kernspanneinrichtungen gepresst werden, ist es außerdem ein Problem, dass es häufig entweder ein zu starkes und ein zu schwaches Pressen gibt. Bei einer Situation, bei der die Kernspanneinrichtungen zu stark pressen, ergeben sich die vorstehend beschriebenen Schwingungsprobleme, und wenn die Spanneinrichtungen wiederum zu lose sind, ergeben sich seitliche Verschiebungen. Aufgrund der Probleme der vorstehend beschriebenen Art ist das Bestimmen der korrekten Presskraft und der Position der Kernspanneinrichtungen sehr problematisch.
Die vorstehend beschriebenen Phänomene können entweder allein oder zusammen Situationen bewirken, bei denen die Rollen oder die Enden der Rollenkerne dazu neigen, dass sie gegeneinander gepresst werden und dadurch eine relative Stützkraft erzeugen, womit Schwingungsprobleme bewirkt werden.
Somit gibt es verschiedene Faktoren, die eine relative Axialkraft zwischen den Rollen erzeugen. Die Kernspanneinrichtungen, die die äußersten Rollenkerne bei ihren Positionen halten, halten die Reihe an Rollen bei der korrekten Wickelposition in der seitlichen Richtung, aber die Durchbiegung der Wickeltrommeln treibt die Rollen zu dem untersten Punkt der Durchbiegung hin. Schwankungen bei dem Bahnprofil erzeugen eine "Karottenform" selbst bei einzelnen Rollen, wobei in diesem Fall die Rollen dazu neigen, sich in der seitlichen Richtung zu bewegen. Natürlich verursachen Schwankungen bei den Längen der Rollenkerne zusammen mit den Kernspanneinrichtungen Schwankungen im Hinblick auf die axialen Kräfte bei verschiedenen Formen. Aus der vorstehend beschriebenen Darlegung ergibt sich, dass eine Anzahl an verschiedenen Gründen vorhanden ist, weshalb die Rollen dazu neigen, gegeneinander während des Wickelns gepresst zu werden, womit eine Schwingung erzeugt wird, die die Laufgeschwindigkeiten einschränkt und sogar die Rollen beschädigt.
Die vorstehend beschriebenen Probleme treten bei sämtlichen derartigen Wicklerarten auf, bei denen der Ort/das Stützen der Bahnrollen, die ausgebildet werden, mit den folgenden Bedingungen übereinstimmen:

– die Rollenkerne (die Bahnrollen) sind hintereinander koaxial so angeordnet, dass der Ort von jedem Rollenkern mittels der benachbarten Rollenkerne bestimmt wird,
– die Rollenkerne (die Bahnrollen) sind unter optimalen Bedingungen in der radialen Richtung der Rollen lediglich gestützt (die Kernspanneinrichtungen verhindern gerade eine axiale Bewegung, die von den Fehlern der Rollenformen und vor der Durchbiegung der Wickelelemente herrührt).

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die bei der Anwendung die vorstehend beschriebenen Probleme beseitigen oder zumindest minimal gestalten.
Eine spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen die Kompressionskraft und/oder die Position der Kernspanneinrichtung in einer optimalen Weise eingestellt werden kann.
Im Hinblick auf die Lösung der vorstehend beschriebenen Aufgabe und jener, die aus dem weiteren Zusammenhang hervorgehen, ist das erfindungsgemäße Verfahren hauptsächlich durch die Angaben in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gekennzeichnet.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wiederum hauptsächlich durch die Angaben in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 4 gekennzeichnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Messvorrichtungen für ein Messen der Position und der Kraft der Spanneinrichtung und Maschinensteuerungen für ein Steuern des Betriebs der Kernspanneinrichtung in Verbindung mit der Kernspanneinrichtung derart angeordnet, dass die Position und die Kraft der Spanneinrichtungen in einem erwünschten Wertebereich sind, d. h. innerhalb von erwünschten Grenzwerten, und keine nachteilhafte Schwingung aufgrund von axialen Kräften in einer nachteilhaften Größe zwischen den Rollenkernen erzeugt wird. Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind Kernspanneinrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung an beiden Enden einer Reihe an Rollenkernen angeordnet. Jedoch ist es gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich, eine derartige erfindungsgemäße Kernspanneinrichtung mit ihren Messvorrichtungen und Steueraufbauarten lediglich an einem Ende einer Reihe an Kernspanneinrichtungen anzuordnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind nach dem Zuführen der Rollenkerne, beispielsweise Rollenspulen, die Rollenkerne mittels Kernspanneinrichtungen an Positionen in Übereinstimmung mit dem Randstreifen, d. h. erwünschten Breiten der Teilbahn, angeordnet, und die Länge der Reihe an Rollenkernen wird mittels Positions- und Kompressionsdrucksensoren gemessen, die bei den Kernspanneinrichtungen angeordnet sind. Während des Wickelns wird, wenn die Länge der Rollenkerne sich ändert, die axiale Kompressionskraft von beiden Spanneinrichtungen in höchstvorteilhafter Weise innerhalb von erwünschten Grenzwerten gehalten, beispielsweise bei einem eingestellten Wert, indem die Position der beiden Spanneinrichtungen in einer zentralisierten Art und Weise eingestellt wird.
Die Randstreifendaten gemäß der vorliegenden Erfindung, d. h. die Information über die Breite der zu wickelnden Bahnrollen wird von dem Steuersystem der Maschine erhalten, und die Länge des Rollenkernsatzes, womit die Rollenkerne gemeint sind, die Seite an Seite in einer Reihe in einer anliegenden Beziehung zueinander angeordnet sind und die sich zwischen den Kernspanneinrichtungen befinden, wird gemessen, wenn die Kernspanneinrichtungen bei der erwünschten Pressposition angeordnet sind. Bei Bedarf wird die Position der Kernspanneinrichtung/Kernspanneinrichtungen in einer zentralisierten Art und Weise eingestellt.
Bei der Positionsmessung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Positionssensor in vorteilhafter Weise als die Messvorrichtung angewendet, und bei der Kraftmessung gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Drucksensor oder Kraftsensor in vorteilhafter Weise als die Messvorrichtung angewendet.
Die erforderlicheren Maschinensteuerungen der Kernspanneinrichtungen werden in vorteilhafter Weise mittels elektrischer, hydraulischer und/oder pneumatischer Aktuatoren verwirklicht.
Nachstehend ist die vorliegenden Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, wobei die Erfindung hier jedoch keineswegs in irgendeiner Weise auf die Einzelheiten von dieser eng begrenzt sein soll, wobei die Zeichnung schematisch Kernspanneinrichtungen gemäß einer vorteilhaften Anwendung der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die Zeichnung ist in einem derartigen Schnitt dargestellt, dass in der Mitte der Zeichnung bei dem nicht sichtbaren Abschnitt die anderen Kerne außer die Abschnitte der äußersten Kerne 10a, 10b einer in der Zeichnung sichtbaren Reihe vorhanden sind, wobei an diesen Kernen die beim Schneiden erzeugten Teilbahnen gewickelt werden.
Wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, ist eine Kernspanneinrichtung 20 ein jedem Ende des Kernsatzes 10a, 10b angeordnet, wobei die Kernspanneinrichtung Messvorrichtungen 21 für ein Messen der Position der Kernspanneinrichtung 20 und Messvorrichtungen 23 für ein Messen der Kompressionskraft aufweist. Außerdem weist das System Steuervorrichtungen 22 auf für ein Einstellen der Position der Kernspanneinrichtungen 20 in erwünschter Weise auf der Grundlage des Messergebnisses. In restlicher Hinsicht wird die Kernspanneinrichtung 20 in einer an sich aus dem Stand der Technik bekannten Art und Weise derart verwirklicht, dass sie einen konischen Teil, der im Inneren des Kerns 10a, 10b angeordnet ist, und ein Fixierteil 31 aufweist, das in der Richtung der Reihe der Kerne 10a, 10b bewegt werden kann, um eine erwünschte Kompressionskraft mittels eines Aktuators zu erzeugen, beispielsweise ein hydraulischer, elektrischer oder pneumatischer Aktuator, der so eingerichtet ist, dass er in einer Welle 33 beweglich ist, die im Inneren von Rahmenteilen 34 der Kernspanneinrichtung 20 angeordnet ist.
Die Messvorrichtung 21 für ein Messen der Position der Kernspanneinrichtung 20 ist in vorteilhafter Weise ein Absolutpositionssensor. Ein Kraftsensor oder Drucksensor wird in vorteilhafter Weise als die Messvorrichtung 23 für ein Messen der Kompressionskraft der Kernspanneinrichtung 20 verwendet. Die Steuervorrichtungen 22, die für das Steuern des Betriebs der Kernspanneinrichtung 20 verwendet werden, sind elektrische, hydraulische und/oder pneumatische Aktuatoren. In vorteilhafter Weise sind die Messvorrichtungen 21, 23 und die Steuervorrichtungen 22 der beiden Kernspanneinrichtungen so angeordnet, dass sie derart miteinander zusammenwirken, dass die Position der Kernspanneinrichtungen 20 in einer zentralisierten Art und Weise eingestellt werden kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Betrieb der Kernspanneinrichtung 20 derart gesteuert, dass die Position der Kernspanneinrichtungen wunschgemäß ist und ihre axiale Kompressionskraft innerhalb von erwünschten/eingestellten Werten ist. Die erwünschte Kompressionskraft wird beispielsweise durch das Moment eines Motors durch hydraulische oder pneumatische Zylinder erzeugt, die mit einer Rückführung zu den Kraftsensor oder Drucksensor versehen sind. Bei Bedarf können erwünschte Grenzwerte ebenfalls für die Position der Kernspanneinrichtungen eingestellt werden, wobei in diesem Zusammenhang die Regulierung der axialen Kompressionskraft auf der Grundlage von Abstandsgrenzwerten stattfindet.

Claims

Verfahren beim Wickeln, bei dem separate Rollen Seite an Seite um Rollenkerne (10a, 10b) ausgebildet werden, die hintereinander koaxial in einer Reihe an Rollenkernen angeordnet sind, während sie durch Stützelemente gestützt werden, und wobei die Rollenkerne (10a, 10b) an ihren Enden gegeneinander mittels Kernspanneinrichtungen (20) gepresst werden, die in Verbindung mit den freien Enden der äußersten Rollenkerne (10a, 10b) angeordnet sind, und wobei die Rollenkerne (10a, 10b) an Positionen in Übereinstimmung mit dem Randstreifen angeordnet sind und einer Kompressionskraft mittels der Kernspanneinrichtung (20) unterworfen werden, wobei bei dem Verfahren die Länge der Reihe der Rollenkerne (10a, 10b) bestimmt wird, und der Betrieb von der zumindest einen Kernspanneinrichtung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Positionen von zumindest einer Kernspanneinrichtung (20) gemessen wird, um die Länge der Rollenkernreihe zu messen, und die Kompressionskraft von der zumindest einen Kernspanneinrichtung während des Wickelns, wenn die Länge der Rollenkernreihe sich ändert, gemessen und reguliert wird, um die Kompressionskraft und die Länge der Rollenkernreihe derart zu halten, dass keine nachteilhafte Schwingung aufgrund von axialen Kräften in einer nachteilhaften Größe zwischen den Rollenkernen erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Position der beiden Kernspanneinrichtungen (20) eingestellt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Position von der zumindest einen Kernspanneinrichtung (20) in einer zentralisierten Art und Weise eingestellt wird.
Vorrichtung beim Wickeln, bei der separate Rollen Seite an Seite um Rollenkerne (10a, 10b) ausgebildet werden, die hintereinander koaxial in einer Reihe an Rollenkernen angeordnet sind, während sie durch Stützelemente gestützt sind, wobei die Vorrichtung Kernspanneinrichtungen (20) aufweist, die in Verbindung mit den freien Enden der äußersten Rollenkerne (10a, 10b) angeordnet sind, und die Rollenkerne (10a, 10b) mittels der Kernspanneinrichtungen (20) an Positionen in Übereinstimmung mit dem Randstreifen angeordnet sind, wobei die Kernspanneinrichtungen (20) so angeordnet sind, dass sie die Rollenkerne (10a, 10b) an ihren Enden gegeneinander so pressen, dass die Rollenkerne (10a, 10b) einer Kompressionskraft mittels der Kernspanneinrichtung (20) unterworfen sind, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zum Bestimmen der Länge der Reihe der Rollenkerne aufweist, und wobei bei der Vorrichtung zumindest eine Kernspanneinrichtung (20) Messvorrichtungen (21, 23) für ein Messen der Position und der Kompressionskraft von der zumindest einen Kernspanneinrichtung (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vorrichtung die Position der zumindest einen Kernspanneinrichtung (20) gemessen wird, um die Länge der Rollenkernreihe zu messen, und die Vorrichtung desweiteren Steuervorrichtungen (22) aufweist für ein Steuern des Betriebs von der zumindest einen Kernspanneinrichtung (20) während des Wickelns, um die Position und die Kompressionskraft von der zumindest einen Kernspanneinrichtung (20) und die Länge des Rollenkerns derart zu halten, dass keine nachteilhafte Schwingung aufgrund von axialen Kräften in nachteilhafter Größe zwischen den Rollenkernen erzeugt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtungen (21, 23) und die Steuervorrichtungen (22) in Verbindung mit beiden Kernspanneinrichtungen (20) angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (21) für ein Messen der Position der Kernspanneinrichtung (20) ein Positionssensor ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (23) für ein Messen der Kompressionskraft von der Kernspanneinrichtung (20) ein Momentsensor, Drucksensor oder Kraftsensor ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtungen (22) für ein Steuern des Betriebs der Kernspanneinrichtung (20) hydraulische, elektrische und/oder pneumatische Aktuatoren aufweisen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtungen (21, 23) und die Steuervorrichtungen (24) von beiden Kernspanneinrichtungen (20) so eingerichtet sind, dass sie derart zusammen wirken, dass die Position der Kernspanneinrichtungen (20) in einer zentralisierten Art und Weise eingestellt werden kann.