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Elektromotorischer Antrieb für Umwickelvorrichtungen mit Tragwalzen
Gegenstand der Erfindung ist ein elektromotorischer Antrieb für Umwickelmaschinen
mit Tragwalzen. Das Ziel, das mit dem neuen Antrieb verfolgt wird, besteht darin,
die Aufwickelverhältnisse vollständig zu beherrschen, d. h. bei der Aufwicklung
gewünschte Wickelhärten zu erzielen, insbesondere gleichbleibende Härte während
des ganzen Wickelvorganges, aber auch andere Verhältnisse, z. B. steigende Härte
nach dem Wickelkern hin, sollen zu ermöglichen sein.
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Bei den bekannten Umrollmaschinen mit zwei Tragwalzen gibt es zwei
Bauarten, und zwar Maschinen ohne und Maschinen mit Antrieb der Aufwickelachse.
Bei den Maschinen der erstgenannten Art, bei denen also die Wickelachse nicht angetrieben
ist, hat nur das zunehmende Gewicht der Aufwickelrolle Einfluß auf die Wickelhärte.
Bei Beginn der Wicklung ist somit nur das Gewicht der Wickelstange vorhanden, d.
h. es kann das Papier nur mit einer Bremsspannung aufgewickelt werden, die den Mitnahmeverhältnissen
aus Gewicht und Reibungskoeffizient entsprechen. Man muß also die Spannung des Papiers
so weit vermindern, daß die Aufwickelachse von den Tragwalzen mitgenommen wird,
d. h. nicht stehenbleibt. Bleibt aber die Papierspannung unter einer gewissen Größe,
so ergibt sich ein schlechter Lauf der Papierbahn, ergeben sich Faltenbildung und
Ausschuß. Hinzu kommt, daß auf die sogenannte weiche Anfangswicklung mit zunehmendem
Rollengewicht Papierlagen mit größerer Papierspannung aufgewickelt werden. Die Vergrößerung
der Papierspannung der äußeren Lagen führt zu einem konzentrischen Druck auf die
inneren Lagen, die zusammengedrückt und damit unbrauchbar werden. -Man hat bei diesen
Umrollmaschinen mit Tragwalzen noch eine Belastungswalze angewandt, um den Anfangsdruck
zu erhöhen. Eine derartige Rollmaschine ergibt zwar bessere Anfangsverhältnisse,
im Grunde genommen aber nur eine Verschiebung des Nullpunktes für die Aufwickelspannung.
Es ist auch ferner bekannt, und zwar sowohl mechanisch wie elektrisch, sowohl die
Aufwickelachse als auch die Papierfördereinrichtungen anzutreiben. Mechanische Einrichtungen
setzen der Arbeitsgeschwindigkeit niedrige Grenzen, da durch die zahlreichen Zahnräder
ein ruhiger Gang bei den heute üblichen Geschwindigkeiten von beispielsweise zooo
m/min nicht mehr erzielbar ist oder aber die Ausführung der mechanischen Teile außerordentlich
verteuert. Auf einer sehr breiten Rollmaschine müssen die mechanischen Übertragungsteile
große Abmessungen erhalten, und besonders bei den Zahnrädern ergeben sich erhebliche
Umfangsgeschwindigkeiten, ganz abgesehen von den erheblichen Kosten. Hinzu kommt
noch, daß die mechanischen Teile sehr unübersichtlich und sehr empfindlich sind.
Man hat daher schon bei Umrollmaschinen je einen besonderen Antriebsmotor sowohl
für die Tragwalzen als auch für die Aufwickelrolle vorgesehen und die beiden Motoren
zeitlich hintereinander arbeiten lassen. Dabei erfolgte
zuerst
das Einschalten des Antriebsmotors der Aufwickel@velle, dann das Ausschalten desselben
bei einem gewissen Durchmesser der Aufwickelrolle und hierauf das Einschalten des
Antriebsmotors der Tragwalte.
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Dieses zeitliche Hintereinanderschalten und -arbeiten von Wickelwellenantrieb
und Tragwalzenantrieb ergibt, selbst wenn der Übergang stoßfrei sein sollte, eine
Richtungsänderung der auf die Aufwickelwelle wirkenden Kräfte. Solange der Kern
angetrieben wird, wird die Papierbahn auf den Umfang der Rolle gezogen; in dem Augenblick
aber, wo die Tragwalze die Wickelrolle bewegt, wird das Papier auf die Attfwickelrolle
geschoben. Wir haben also vor und nach der Umschaltung vollkommen entgegengesetzte
Kräfte: Das wirkt sich in der Praxis dergestalt aus, daß ein Absatz in der Papierrolle
entsteht, eine Tatsache, die durch die vollkommen geänderten Aufwickelbedingungen
ohne weiteres -einzusehen ist und im Betrieb sich bestätigt. Eine- Rolle aber mit
absatzweiser Wicklung wird von jedem Kunden beanstandet. Es fehlt also bei diesen
Antrieben die Gleichmäßigkeit der- Härte zwischen Kern- und Umfangswicklung der
Aufwickelrolle.-Bei der Umwicklung, besser, Abwicklung von einer Rolle und Aufwicklung
auf eine andere- Rolle, unter Zwischenschaltung von Führungs- und unter Umständen
auch Schneidvorrichtungen, ergeben sich folgende Verhältnisse. Die Bahn wird von
der Abwickelrolle; die meist noch einer Bremsung unterliegt, auf angetriebene Führungsteile
gebracht, so daß zwischen Abwickelrolle und diesen Führungs- bzw. auch Schneidteilen
eine Spannung herrscht, die aber nicht konstant, sondern-veränderlich ist. Andererseits
kommt die Papierbahn mit konstanter -Spannung auf die Tragwalzen, die ebenso wie
die Fördereinrichtungen einem Antrieb unterliegen, der die Auswirkung der mechanischen
Abwickelbremse bei kleiner -werdendem Rollendurchmesser der Abwickelrolle ausschaltet.
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Die konstante Papierspannung zwischen den Tragwalzen und der voranlaufenden
Förderwalze stellt eine Vorspannung dar, und diese muß aufrechterhalten oder nach
bestimmten Gesetzen geregelt 'werden, so lange, wie sich der Aufwickelvorgang vollzieht.
Die Papierbahn soll- unter Beanspruchung der Papierelastizität mit größerer oder
geringerer Dehnung aufgewickelt werden. Ein wenig gedehntes Papier ergibt eine weiche
Wicklung, ein mehr gespanntes eine harte Wicklung. Maßgeblich dafür ist die Papierspannung,
mit -der das Papier auf die Aufwickelrolle aufgewickelt wird. Diese Aufwickelspannung
entsteht zwischen den Tragwalzen und den vorangehenden Förderteilen einerseits und
der Aufwickelrolle andererseits und ergibt sich einerseits durch den Auflagedruck
der Wickelwelle bzw. der stetig wachsenden Wickelrolle, andererseits durch den Wickelantrieb.
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Erfindungsgemäß arbeitet der Antriebsmotor der Aufwickelwelle während
des ganzen Aufwickelvorganges gleichzeitig mit dem Antriebsmotor der die Papierbahn
fördernden Tragwalze,- wobei der Antriebsmotor der Aufwickelwelle von einem mit
dem Antriebsmotor der Tragwalze gekuppelten Generator gespeist wird, also jeder
Geschwindigkeitsänderung des die Papierförderung bewirkenden Motors folgt.
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Durch Einschaltung eines Widerstandes oder sonstiger Regeleinrichtungen
ist das Drehmoment des Antriebsmotors für die Aufwickelwelle regelbar.
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Die Zeichnung gibt hierzu eine schematische Darstellung. Fig. i zeigt
die auf der Wickelwelle 7 in Aufwicklung befindliche Aufwickelrolle in Stirnansicht
mit den zugehörigen Trag- und Papierförderwalzen. Fig.a stellt eineSeitenansicht
derAufwickelrolle mit einer Tragwalze und der elektrischen Einrichtung dar.
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DieWickelwelle 7 ruht bei Beginn der Aufwicklung auf den Tragwalzen
5 und 6 auf. Es ist angenommen worden, daß der Antrieb der- Fördermittel a- bis
6 einschließlich der Schneidvorrichtung durch den Motor 8 erfolgt, und zwar wirkt
er in dem dargestellten Ausführungsbeispiele auf die Tragwalze 6.. Die Wickelwelle
7 erhält ihren Antrieb durch den Motor g. Diesen Motor 9 speist ein Stromerzeuger
io, den der Motor 8 antreibt. Hierdurch wird erreicht, daß der Motor 9 genau jeder
Geschwindigkeitsänderung des Motors 8 folgt. Läuft der Motor 8 langsam, so ist die
vom Stromerzeuger io abgegebene Spannung entsprechend geringer, und der Motor 9
läuft dann ebenfalls langsam, und zwar mit der für Aufrechterhaltung der gewählten
Papierspannungsverhältnisse zweckmäßigen Drehzahl. Der Motor 9 wird -von
Anfang bis Ende der Aufwicklung nicht abgeschaltet. In dem Speisekreis für den Motor
9 befindet sich ein Regelwiderstand i i, so daß man Änderung des Drehmomentes des
Motors g nach Wunsch herbeiführen kann. An einem Anzeigegerät 1a, das als Amperemeter
oder Wattmeter ausgebildet sein kann, kann man jederzeit das eingestellte Drehmbment
ablesen. Durch diese Ablesemöglichkeit in Verbindung mit dem Regelwiderstand kann
man für jede Papier- oder Kartonsorte immer wieder die einmal als günstig erkannten
Wicklungsverhältnisse einstellen.
Der Aufbau der gesamten Maschine
mit dem elektrischen Antrieb ist übersichtlich, und es lassen sich Geschwindigkeiten
erzielen, die mit den bekannten Einrichtungen niemals erreichbar wären.
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Aus vorstehendem geht hervor, daß die mit der Neuerung ausgerüsteten
Rollmaschinen für jeden Wickelvorgang zu gebrauchen sind, also als Universalmaschine
gelten. Diese Rollmaschine gibt dem Papierfabrikanten das Mittel in die Hand, Ausschuß
und die damit zusammenhängenden Reklamationen zu verhindern, da es möglich ist,
die Papierrollen immer in der vorgeschriebenen Wickelhärte herzustellen.