DE69304533T2

DE69304533T2 - Lastfühleranordnung für eine aufwickelvorrichtung

Info

Publication number: DE69304533T2
Application number: DE69304533T
Authority: DE
Inventors: Philipp W. Beloit Wi 53511 Smith
Original assignee: Beloit Technologies Inc
Current assignee: Beloit Technologies Inc
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1997-02-06
Anticipated expiration: 2013-05-27
Also published as: EP0642460A1; US5611500A; TW231285B; KR100304737B1; KR950701296A; FI945462A0; WO1993024401A1; BR9306406A; AU4390493A; JP2587396B2; DE69304533D1; CA2117909A1; FI945462A7; PL171410B1; JPH07502721A; EP0642460B1; CA2117909C; FI114545B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Maschinen zum Aufwickeln auf eine Rolle, und insbesondere auf eine Rollenspulmaschine für eine Papiermaschine oder eine Haspel, welche kontinuierlich aufeinanderfolgende Rollen von einer ankommenden Zufuhr einer Papierbahn, wie von einer Papiermaschine, aufwickelt. Besonders bezieht sich diese Erfindung auf eine Vorrichtung zum Messen und Steuern der Klemmlast einer gewickelten Papierrolle gegen die Stützwalze der Haspel.

BESCHREIBUNG DES BEKANNTEN STANDES DER TECHNIK

Eine Vorrichtung der allgemeinen Art, für welche die Verbesserung gemacht ist, ist in U.S. Patent Nr. 3 743 199 dargestellt und umfasst eine Vorrichtung, um eine neue Spule, die im papierherstellenden Gewerbe manchmal als Hülse bezeichnet wird, in Berührung mit einer horizontalen angetriebenen Wickelwalze auf die Haspel in einer Papiermaschine zu bringen, und die neue Spule von einer Anfangsposition über der Walze nach unten in eine Position zum Aufwickeln einer gewickelten Rolle zu bewegen, wo die Spule auf Schienen gestützt wird, während die auf die Spule gewickelte Papierrolle gegen die Stützwalze gequetscht wird. Eine Bahn wird auf die Spule gespeist, bis die gewickelte Rolle vollendet ist, worauf eine neue Spule gestartet wird und der Vorgang wiederholt wird.
Ein wichtiger Faktor beim aufeinanderfolgenden Aufwickeln von Papier für den Handel ist es, für eine gleichförmige Rollenstruktur zu sorgen. Um dies zu tun ist es notwendig, das Klemmniveau zwischen der Wickelwalze auf der Haspel und der gewickelten Papierrolle zu messen und zu steuern.
Gegenwärtige Konstruktionen für eine Haspel haben üblicherweise keine Einrichtung, um das Klemmniveau zwischen der Wickelwalze und der gewickelten Papierrolle direkt zu messen. Es wurden einige Haspeln mit einer Kraftmessdosenanordnung in den sekundären Armen entworfen. Diese sekundären Arme einer Haspel drehen sich üblicherweise auf einem Bogen, und Kraftmessdosen, welche im Handel erhältlich sind und welche in den sekundären Armen verwendet werden, messen die Kraft nur in einer Ebene. Wegen den bogenförmigen Bewegung der Arme ändert sich die Ausrichtung der Kraftmessdosen in den sekundären Armen ständig, so dass sie für dasselbe Klemmniveau bei unterschiedlichen Durchmessern der gewickelten Rolle unterschiedliche Kräfte messen. Deshalb muss der Durchmesser der Rolle und die Geometrie der Maschine bekannt sein, zusammen mit der Ablesung der Kraftmessdose, um das Klemmniveau zu berechnen. Bei anderen Bemühungen zum Messen der Klemmlast und zum Steuern der Klemmlast mittels der Verwendung von Kraftmessdosen treten Probleme mit dem mechanischen Montieren der Kraftmessdosen auf. In vielen Fällen werden die Kraftmessdosen in einem Ausmass beschädigt, so dass sie nicht mehr funktionieren.
Es ist wünschenswert die Fähigkeit zu haben, das Klemmniveau zwischen der Wickelwalze und der Papierrolle zu allen Zeiten während des Zyklus des Aufwickelns zu steuern, und um dies zu tun ist es notwendig, die Klemmkraft zwischen der Walze und der Rolle, die aufgewickelt wird, kontinuierlich und präzise zu messen, und diese Klemmkraft in Funktion der gemessenen Parameter zu steuern. Weiter können äussere Kräfte eine Wirkung auf das Messystem haben, und diese müssen kompensiert werden. Gegenwärtig verfügbare Systeme stellen keine zuverlässige und wirksame Anordnung zum Messen und Steuern des Klemmdruckes bei einer Wickelmaschine bereit.
Ein anderes Problem, das angetroffen wird, hat mit der Wirkung des Gewichtes der Spule zu tun, auf welcher die Rolle gestartet wird. Es ist notwendig, dieses Niveau als Bezugspunkt zum Messen der Klemmlast herzustellen, wenn die Rolle gestartet wird und die ursprüngliche Hülse von der Startposition oberhalb der Wickelwalze nach unten in die Wickelposition gebracht wird, wo sie horizontal gegenüber der Stützwalze gegenüber der Stützwalze liegt. Versuche haben gezeigt, dass es für ein erfolgreiches Aufwickeln einer Rolle sehr wichtig ist, dass die anfängliche Spannung der Papierbahn beim Starten und die Klemmkraft zwischen der Spule und der Stützwalze genau kontrolliert werden.
Ältere Konstruktionen für Haspeln verwendeten überhaupt keine Einrichtung, um die Wickelwalze vom Gewicht der Spule zu befreien, sobald das Aufnehmen der ankommenden Bahn auf eine neue Spule einmal gemacht war. Das Resultat davon war eine anfängliche Klemmlast von 2.68 kg/cm oder mehr. Diese Klemmniveaus können schädlich sein für die Struktur der Rolle. Während es wünschenswert ist, ein Klemmen im Bereich von 92.8 kg/cm zu haben, kann das Klemmen aufgrund von Haken oder anderen Befestigungsvorrichtungen für die Hülse zusätzliche 181.17 kg/cm zur Klemmlast beitragen. Kürzliche Konstruktionen haben eine Einrichtung bereit gestellt, um das Gewicht des Tambouren / der Hülse abzuschwächen, aber sie haben keine Instrumente und Vorrichtungen zum Messen der Kraft innerhalb der primären Arme, um die Kraft gemäss der Position der Hülse während dem Start einer gewickelten Rolle zu steuern. Wegen der Gleitreibung bei der Hakenvorrichtung zum Stützen und Befestigen der Spule, während der Durchmesser der gewickelten Papierrolle anwächst, konnte bisher das Klemmniveau nicht mit vernünftiger Genauigkeit beibehalten werden. Auch wenn das Gewicht des einzelnen Tambours nicht mit dem Anfangsparameter übereinstimmt wird das aktuelle Klemmniveau ungenau sein.
Repräsentativ für den bekannten Stand der Technik sind das U.S. Patent 4 742 968 (Young et al.); die Japanische Patentzusammenfassung JP-A-59-7650; die Japanische Patentzusammenfassung JP-A-62-196253; GB 2 147 279A.
Das Patent von Young et al. bezieht sich auf die Steuerung des Klemmens bei einer Aufwickelvorrichtung für eine Bahn, indem die Kraft eines Paares von Schwenkarmen gesteuert wird, welche eine Hülse gegen eine gewickelte Bahnrolle halten. Kraftmessdosen messen den Klemmdruck an der Grenzfläche zwischen der gewickelten Bahnrolle und der Hülse.
Bei der Vorrichtung aus der Zusammenfassung JP-A-597650 verwendet eine Wickelvorrichtung des Typs mit zwei Walzen eine horizontale Kraftkomponente Fx in einer Stützwalze, die durch das Gewicht der gewickelten Bahnrolle erzeugt wird, um die durch eine von oben belastete Reiterwalze 17 auf die gewickelte Rolle angewendete vertikale Kraft zu steuern.
Bei der Vorrichtung aus der Zusammenfassung JP-A-62-196253 hat eine Haspel zum Aufwickeln einer Bahn primäre und sekundäre Paare von Armen, welche durch Zylinder 7, 8 belastet werden, um den Klemmdruck zwischen der gewickelten Rolle 5 und der Walze 3 der Haspel gemäss einem Signal zu steuern, das auf dem Winkel von sekundären Armen 2, und deshalb dem Durchmesser der gewickelten Rolle, basiert.
In GB 2 147 279 A1 ist die Klemmkraft eine Funktion des Berührungsdruckes einer gewickelten Bahnrolle gegen eine tragende Walze und auch des Gewichtes der gewickelten Rolle. Kraftfühler 12 an den Enden der Arme, welche die gewickelte Bahnrolle stützen, liefern Signale, welche das Gewicht der gewickelten Bahnrolle anzeigen, was mit der Winkelposition der Arme 1 korreliert wird, um eine Steuerung des Berührungsdruckes zwischen der gewickelten Bahnrolle und der angetriebenen Stützwalze 8 zu liefern.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung ermöglicht es dem Operateur, das Klemmniveau zwischen der Wickelwalze und dem Tambouren / der Hülse sehr präzise zu steuern. Es ist die Aufgabe, eine gewickelte Papierrolle zu erhalten, welche eine bessere Struktur der Rolle hat, was ihre Gleichförmigkeit und ihre Nützlichkeit für den Handel vergrössert und die Ungleichmässigkeit oder einen Schaden der auf die Rolle aufgewickelten Papierbahn verhindert. Die Vorrichtung verwendet eine Ausrüstung, die auf Konstruktionen der Arme verwendet wurde, um am Anfang eine Spule/Hülse auf die Walze zu laden. Die stützende Primärarmvorrichtung wird angepasst, indem eine Kraftmessdose gemäss der Anordnung in der Struktur oder der Verbindung der Arme angeordnet wird, und die Kraftmessdose liefert ein primäres Ausgangssignal, das zu einem Signalprozessor gesendet wird. Dieses Signal wird zu einem Zentralrechner genommen, um den Wert für einen Einstellpunkt und das geschätzte Gewicht der leeren Spule/Hülse herzustellen. Andere Instrumente erstellen die Winkelposition der primären Arme und das Signal für den Zentralrechner mit dieser Information.
Der Operateur lädt den leeren Tambour / Hülse auf die primären Arme in ihrer ausgestreckten Position. Der Zylinder zum Entlasten des Klemmens der primären Arme wird dann betätigt, um das Gewicht der Hülse zu erleichtern, und die Kraftmessdose misst kontinuierlich die Kraft, die durch das Gewicht auf den Zylinder ausgeübt wird. Wenn die Kraft nicht merklich anwächst, dann ist der Druck, der erforderlich ist, um die Hülse vollständig von der Wickelwalze weg zu heben, bekannt. Dies kann automatisch für jede einzelne Spule/Hülse gemacht werden. Mit der minimalen Reibung beim Haken oder bei der Klammervorrichtung für die Hülse in den primären Armen kann dann der hydraulische oder pneumatische Druck im Zylinder zum Entlasten des Klemmens erniedrigt werden, so dass ein bekanntes Klemmniveau zwischen der Wickelwalze und der Hülse existiert.
Die ausgewählte Kraftmessdose besteht aus einem richtungsabhängigen Messwandler, der die Kraft nur in einer Ebene misst, und auf diese Art kann das Klemmniveau kontinuierlich überwacht werden, wenn das Papier auf der Hülse aufgebaut wird während die primären Arme, welche die Spule/Hülse stützen, geschwenkt werden, um die Hülse und die Rolle in die sekundäre Position hinunter zu bewegen, welches die Aufwickelposition ist. Alle Gewichte und Kräfte werden in vertikale und horizontale Komponenten beim Walzenspalt zwischen der gewickelten Papierrolle und der Stützwalze unterteilt. Dies sorgt für einen glatteren Übergang zwischen dem Belasten der sekundären Arme und dem Belasten der primären Arme. Die Anordnung ist gut angepasst, um in vorhandene primäre Arme auf Haspeln, die zur Zeit in Gebrauch sind, eingepasst werden zu können.
Wenn die Hülse in die Aufwickelposition horizontal gegenüber der angetriebenen Wickelwalze hinunter bewegt wurde, wird die Klemmkraft kontinuierlich gemessen und gesteuert. Um die Klemmkraft zu messen, wird die Gegenkraft auf die Walze gemessen, indem die Wellenzapfen der Hülse auf Lagern gestützt werden und die Scherkraft auf die Kraftmessdose in der Installation für die Walzenstütze gemessen wird. Die Scherkraft bei der Kraftmessdose der Stützwalze ist die horizontale Komponente, wegen der Klemmkraft zwischen der gewickelten Papierrolle und der Stützwalze. Somit kann die horizontale Komponente dieser Klemmkraft von 0, wenn sich die Hülse vertikal über der Drehachse der Stützwalze befindet, bis zu Klemmkraft, wenn die Hülse und die gewickelte Papierrolle auf den Schienen horizontal von der Drehachse der Stützwalze gestützt werden, reichen.
Es gibt auch eine Kraftkomponente, die auf den Walzenspalt wirkt, wenn die Bahn horizontal oder im wesentlichen horizontal auf die Stützwalze aufgenommen wird, wobei diese horizontale Kraft ihren Grund in der Spannung des Blattes und der Belastung der primären Arme der Hülse gegen die Stützwalze hat. Weil die Papierbahn die Stützwalze auf ungefähr 120º umschlingt, gibt es aufgrund der Spannung der Bahn sowohl horizontale als auch vertikale Kraftkomponenten. Die vorliegende Anordnung stellt Kraftmessdosen bereit, die direkt vor der Wickelwalze angeordnet sind, welche eine Rolle in Berührung mit der Bahn stützt, um die Spannung der Bahn zu messen, wenn die Bahn auf die Walze aufgenommen wird. Bei einem bekannten Umschlingungswinkel auf der Wickelwalze kann die Komponente der Blattspannung bestimmt werden und von der horizontalen Gegenkraft auf der Walze subtrahiert werden. Was die Wirkung des Belastens der primären Arme einer Haspel angeht, so kann die Winkelposition der primären Arme, wenn die Rolle nach unten an den Ort des Aufwickelns gebracht wird, programmiert werden und durch einen Zentralrechner berücksichtigt werden, in welchen die Signale gespeist werden. Der Zentralrechner hat einen Ausgang, welcher den pneumatischen/hydraulischen Zylinder steuert, der die Kraft steuert, die angewendet wird, um den Klemmdruck zu steuern.
Weil die Reibung beim Haken für die Befestigung der Hülse oder bei der anderen Vorrichtung in den Armen mit der Zeit variiert, und weil ein Hystereseeffekt vorhanden sein kann, wenn sich die Befestigungseinrichtung für die Hülse nach aussen bewegt und nach innen zurück kehrt, ist die Kenntnis dieser Reibungskraft wichtig für ihre Steuerung und ihre Wirkung auf den Walzenspalt der gewickelten Papierrolle.
Es ist demgemäss eine Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung bereit zu stellen, um das anfängliche Klemmniveau zwischen der Wickelwalze und dem Tambour / der Hülse zu messen, um ein primäres Ausgangssignal des Klemmniveaus zu liefern, damit der Start des Aufwickelns gesteuert wird, welches einer der kritischsten Bereiche für die Struktur der Rolle ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Einrichtung des Messens der Klemmlast während dem Aufwickeln als einen kontinuierlichen Vorgang während dem ganzen Verfahren bereit zu stellen und die Klemmkräfte als eine vorgegebene programmierte Funktion der gemessenen Klemmlast zu steuern.
Eine nochmals weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Struktur bereit zu stellen, die fähig sind, zum Messen der Klemmlast Kraftmessdosen zu verwenden, um den Klemmdruck bei einer Haspel zum Aufwickeln einer gewickelten Bahnrolle genau zu messen und zu steuern.
Andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale werden bei der Darlegung der Prinzipien der Erfindung in Verbindung mit der Offenbarung der bevorzugten Ausführungsformen in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen besser ersichtlich werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine Seitenansicht, die in etwas schematischer Form gezeigt wird, einer Haspelwickelvorrichtung, welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwirklicht und die eine Ausführungsform der Installation einer Hülse in den primären Armen einer Haspel zeigt.
Figur 2 ist eine Diagramm-Ansicht einer Signalverarbeitungsanordnung zum Messen und Steuern der Klemmkraft.
Figur 3 ist eine etwas schematische Seitenansicht eines Teils der Wickelvorrichtung, die ein wenig ähnlich ist wie diejenige der Figur 1, aber eine andere Ausführungsform zum Befestigen der Hülse in den primären Armen zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Während die Prinzipien der Erfindung universell sind, kann die praktische Ausführungsform der Erfindung eine von zwei allgemeinen Formen annehmen. Die Figur 1 stellt eine Ausführungsform dar, bei der die Spule oder Hülse 18 direkt durch einen Druckzylinder 14 in Verbindung mit einer Hülsenhalter-Stütze 40 in den primären Armen 17 gestützt wird.
Bei den in den Figuren 1 und 3 gezeigten Ausführungsformen werden entsprechende Teile entsprechend mit alphabetischen Suffixen bezeichnet, die den einzelnen numerischen Bezeichnungen folgen, um zwischen ihnen zu unterscheiden. Es ist auch zu verstehen, dass die Vorrichtung symmetrisch ist, so dass beide Enden der Hülse durch eine identische Ausrüstung an beiden Enden auf jeder Seite der Vorrichtung gestützt und bewegt werden.
Demgemäss wird in der Figur 3 die Hülse 18a durch Haken 26a, welche durch einen Druckzylinder 27a betätigt werden, in den primären Armen 17a gehalten. Die Hülse wird von unten gestützt und wird durch die Betätigung eines zweiten Druckzylinders 14a in den Haken befestigt, wie unten detaillierter erklärt werden wird.
Wie in den Figuren 1 und 3 dargestellt, wird eine Spule/Hülse 18, 18a zuerst in der Maschine positioniert, indem sie auf primären Armen 17, 17a gestützt wird und von oben mit Haken 26, 26a befestigt wird. Die gesamte Wickelvorrichtung wird auf Sockeln 10 und 11 gestützt, wie in der Figur 1 gezeigt wird, zusammen mit einer fertigen gewickelten Papierrolle 12, welche drehbar auf parallelen horizontalen Seitenschienen 13 gestützt wird.
Eine kontinuierliche Bahn W, wie eine solche von einer Papiermaschine, wird im wesentlichen horizontal über Spannrollen 38 in die Haspel hinein gespeist und geht über die Oberseite einer Stütz-Wickelwalze 15, 15a, um in einen Walzenspalt N zwischen einer gewickelten Rolle 19 der Papierbahn, welche auf eine Hulse aufgewickelt wird, und der Walze 15, 15a einzudringen.
Die Wickelwalze hat einen Kraftantrieb durch eine geeignete Einrichtung wie einen Motor, nicht gezeigt, und wird für die Drehung um eine horizontale Achse 16 auf einer Welle gestützt, deren Wellenzapfen in Lagern lagern. Eine Kraftmessdose 32 ist zwischen der Installation für die Walzenlager, wie dem Lagergehäuse 8, und dem Sockel 10 positioniert, so dass die horizontale Gegenkraft aufgrund der Kraft im Walzenspalt N nur als eine Scherkraft zwischen dem Lagergehäuse der Stützwalze oder der Installation 8 und dem Sockel 10 gemessen wird. Das heisst, dass die Kraftmessdose überhaupt keine vertikale Kraftkomponente misst, ob die Kraft nun eine Folge sei des Gewichtes der Stützwalze und seines Lagergehäuses, eine Folge der Reibung der Haken, die in den primären Armen gleiten, oder eine Folge des Gewichtes der Hülse inklusive des Gewichtes des auf die Hülse aufgewickelten Papiers, wenn die Hülse sich in irgend einer Position über einer horizontalen Ebene durch die Drehachse 16 der Stützwalze hindurch befindet. Die horizontale Gegenkraft, die durch die Kraftmessdose 32 gemessen wird, ist die Folge einer geringen Bewegung oder Durchbiegung der Lager oder des Lagergehäuses 8 horizontal bezüglich dem Sockel 10.
Wenn eine Hülse 18. 18a als erstes in die Haspel hinein geladen wird, wird sie auf primären Armen 17, 17a zwischen Haken 26, 26a auf der einen Seite und einer anderen Stützstruktur auf der anderen Seite, abhängig von der Ausführungsform wie sie entweder in der Figur 1 oder in der Figur 3 gezeigt wird, getragen. Die Hülse wird am Ort befestigt, indem die Haken 26, 26a bewegt werden, die in gleitender Funktion in den primären Armen montiert sind und welche durch die Betätigung eines Zylinders 14, 27a bewegt werden können, welcher entweder pneumatisch oder hydraulisch betätigt werden kann.
Wenn das Aufnehmen der Bahn auf eine neue Hülse bewirkt wurde, wird die neue gewickelte Bahnrolle nach und nach von ihrer Startposition über der Stützwalze auf die Stützwalze hinunter bewegt und eventuell durch die primären Arme in eine zweite Position gedreht, wo die Hülse auf horizontalen Schienen 13 gestützt wird, wobei die gewickelte Rolle 19, 19a in Klemmberührung mit der Stützwalze 15, 15a ist.
Bei der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist die Hülse zwischen einem oberen Haken 26 und einem unteren Hülsenhalter 40 festgeklemmt, der durch einen Druckzylinder 14, auf welchem eine Kraftmessdose 41 montiert ist, um das Gewicht der Hülse in Verbindung mit dem Gewicht oder der Kraft der Haken 26 und jeglichen Gleitreibungswiderstand der Haken in ihren primären Armen zu messen, in eine stützende Berührung mit dem unteren Teil der Hülse gebracht wird. Bei dieser Ausführungsform drücken die Hülse und die zugehörigen Gewichte und Kräfte direkt auf die Kraftmessdose 41, die auf den Enden der Stangen der Druckzylinder 14 montiert sind. Die gemessene Kraft ist parallel oder koaxial bezüglich der Stange des Druckzylinders 14.
Bei der in der Figur 3 gezeigten Ausführungsform wird die Hülse durch einen Arm 28, der durch einen Druckzylinder 14a betätigt wird, auf die sich drehende Walze 15a hinunter bewegt. Der Arm 28 wird bei 29 geschwenkt, und die Stange des Druckzylinders 14a ist bei 31 schwenkbar am Arm 28 befestigt. Eine Stützrolle 30 am fernen Ende des Armes 28 stützt die Hülse 18a, wenn sie auf die Walze 15a hinunter bewegt wird. Eine Kraftmessdose, die im allgemeinen als Gegenstand 41a, 41a', 41a" bezeichnet wird, kann an irgend einer der Positionen 29, 30 respektive 31 angeordnet werden, um die selben Signale zu liefern, welche die Kraft anzeigen, wie die Signale, die durch die Kraftmessdose 41 geliefert werden. Das heisst, dass nur eine Kraftmessdose benötigt wird, dass sie jedoch an irgend einem der Orte 41a, 41a', 41a" angeordnet werden kann.
Unabhängig vom Ort der Kraftmessdose 41a, 41a', 41a" an den Punkten 29, 30, 31 ist sie fähig, die lineare vertikale Kraft zwischen der Kraftmessdose und der Spule/Hülse 18 zu messen. Nachdem die Hülse in die primären Arme geladen ist, von unten durch das Ende des Armes 28 gestützt und von oben durch die Haken 26a befestigt, welche betätigt werden, indem der Druckzylinder 27a zurück gezogen wird, wird der Druckzylinder langsam zurück gezogen (Zylinder 14a in der Figur 3) oder langsam ausgefahren (Zylinder 14 in der Figur 1). Dies erzeugt eine Kraft auf die Kraftmessdose 41a, 41a', 41a", welche dieselbe Kraft anzeigt, wie sie in Verbindung mit der Kraftmessdose 41 in der Figur 1 beschrieben wurde.
Wie in der Figur 3 gezeigt wird, umfasst die mechanische Einheit zum Entlasten des Klemmens der primären Arme die Druckzylinder 14a, die Arme 28 und die Gelenke 29 und 30. Nachdem die Hülse 18a durch die Haken in den primären Armen festgeklemmt wurde, wird das System zum Entlasten des Klemmens der primären Arme betätigt, indem entweder der Zylinder 14 (Figur 1) ausgefahren oder der Zylinder 14a (Figur 3) zurück gezogen wird.
Während dieser Zeit misst die Kraftmessdose 41a, 41a', 41a" einen Wert, der einen Referenzwert errichtet, welcher das Gewicht der leeren Hülse plus der Reibung anzeigt, die zur Bewegung des Hakens 26, 26a der primären Arme in der Richtung zum Entladen oder zum Aufbauen des Papiers gehört. Der Zylinder 14 wird zurückgezogen (Figur 1) oder der Zylinder 14a wird ausgefahren (Figur 3) bis die Hülse auf dem Hülsenhalter 40 ruht. Das Signal aus der Kraftmessdose 41, 41a, das das Gewicht der Hülse entweder beim Ende der Kolbenstange am Druckzylinder 14 (Figur 1) oder bei der Stützrolle 30 am fernen Ende des Armes 28 oder bei den Gelenken 29, 31 (Figur 3) misst, wird in einen Signalprozessor 33 gespeist, wie in der Figur 2 gezeigt, welcher seine Signale in einen Zentralrechner 35 hinein speist. Das Signal der Klemmkraft und das Signal der Bahnspannung, welches später detaillierter beschrieben werden wird, werden von den Kraftmessdosen 32 und 39 (Figur 1) in einen Signalprozessor 34 gespeist, der seinerseits ein Signal an den Zentralrechner 35 weiterleitet. Die Winkelposition der primären Arme wird durch ein Signal gemeldet, das durch eine Anzeigevorrichtung 43, 43a für Winkelpositionen erzeugt wird und an den Signalprozessor übertragen wird, welcher seinerseits ein Signal an den Zentralrechner 35 weiterleitet. Der Zentralrechner ist mit einem gewünschten Programm oder Algorithmus 37 programmiert, der die gewünschte Klemmkraft der gewickelten Rolle gegen die Walze als Funktion ihrer Winkelposition auf der Walze herleitet. Somit steuert der Zentralrechner eine pneumatische / hydraulische Drucksteuerungseinrichtung 36, welche einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder 14, 14a steuert, um die Klemmkraft zu steuern, während die Hülse in den primären Armen gehalten wird an irgend einem Punkt über dem bogenförmigen Abschnitt der Stützwalze 15, 15a, bis hinunter wo die Hülse auf den horizontalen Schienen getragen wird.
In Bezug nun auf die Figur 1, wenn einmal der Einstellpunkt durch das Belasten der Hülse gegen die Kraftmessdose 41 errichtet wurde, so wird die Hülse nach unten in die Aufwickelposition bewegt, welche durch die teilweise gewickelte Rolle 19 gezeigt wird, die auf den horizontalen Schienen 13 in Klemmberührung mit der Stützwalze 15 ist. Die Kraft des Walzenspaltes wird durch die Gegenkraft auf die Kraftmessdose 32 gemessen. Weil die Klemmkraft zwischen der gewickelten Rolle und der Stützwalze horizontal ist und im wesentlichen in einer horizontalen Ebene durch die Drehachse 16 der Stützwalze hindurch liegt, wird die Gegenkraft durch die Kraftmessdose 32 als Scherkraft rechtwinklig zu einer imaginären vertikalen Ebene durch diese Kraftmessdose hindurch gesehen. Diese Scherkraft ist die Summe aus der horizontalen Kraft im Walzenspalt kombiniert mit der horizontalen Komponente der Spannungskraft der Bahn. Die Ablesungen aus der Kraftmessdose 32 werden, kombiniert mit den anderen Ablesungen, in pneumatische oder hydraulische Drücke für die Zylinder 24 und eine Rolle 7 übersetzt, die auf Schwenkarmen 23 getragen werden, die gegen die Hülse drücken, um die Klemmkraft N zu steuern. Die Verbindungsstange 25, von denen sich je eine auf jeder Seite der Haspel befindet, hält die Ausrichtung der Schwenkarme 23 quer zur Maschinenrichtung aufrecht.
Die Spannung in der hereinkommenden Bahn W wird durch eine Rolle 38 gemessen, die durch eine Kraftmessdose 39 gestützt wird und die gegen die Bahn W drückt. Es ist natürlich zu verstehen, dass bequemlichkeitshalber nur das vordere Ende der Maschine gezeigt wird und identische Kraftmessdosen entweder sowohl am vorderen als auch am hinteren Ende der Maschine, oder an mehreren über die Seite der Maschine verteilten Orten, positioniert sein werden. Im Minimum wird an jeder Seite der Bahn auf jeder Seite der Maschine eine Kraftmessdose wie 39 positioniert sein.
Eine Kraftmessdose 32 wird unterhalb der Lagerinstallation der Stützwalze 15 an beiden Enden einer Stützwalze auf beiden Seiten der Maschine positioniert sein. Ebenso wird eine Kraftmessdose 41 am anderen Ende von jedem primären Arm 17, 17a positioniert sein, um die Kraft an beiden Enden der Hülse 18 zu messen. Die Entlastungs- und Belastungseinrichtung der Hülse (d.h. die Kraftmessdose 41) zum Messen des Gewichtes der Hülse und zum Erhalten des Wertes des Einstellpunktes befindet sich direkt auf dem Ende der Stange des Druckzylinders 14, wie in der Anordnung in der Figur 1 etwas schematisch gezeigt wird, wogegen die deutliche Hebelanordnung dieser Einrichtung (d.h. die Kraftmessdosen 41a oder 41a' oder 41a") in der Figur 3 detaillierter gezeigt wird.
Beim Betrieb lädt der Operateur eine Hülse 18 in die primären Arme 17, 17a, wo sie durch den Hülsenhalter 40 und die Haken 26 (Figur 1) oder durch das ferne Ende 3 der Armes 28 und die Haken 26a gestützt wird. Die Haken 26, 26a werden über der Hülse befestigt, indem die Zylinder 14, 27a zurück gezogen werden. Das ferne Ende 3 des Armes 28 befestigt die Hülse durch den Vorgang des Zurückziehens des Zylinders 14a, wie in der Figur 3 gezeigt wird, oder durch den Vorgang des Ausfahrens des Zylinders 14, wie in der Figur 1 gezeigt wird. Während dieser Zeit misst die Kraftmessdose 41, 41a, 41a', 41a" einen Wert, welcher einen Referenzwert des Einstellpunktes errichtet, welcher das Gewicht des leeren Tambours / der leeren Hülse plus der Reibung anzeigt, die zur Bewegung der Haken der primären Arme in der sogenannten Richtung zum Entladen oder zum Aufbauen des Papiers gehört. Das heisst, in der Richtung von der Stützwalze 15 radial nach aussen. Dieser Referenzwert wird in den Signalprozessor 33 in der Figur 2 gespeist, um in den Zentralrechner 35 zu gehen. Der Zylinder 14, 14a arbeitet, bis die Hülse auf dem Hülsenhalter 40 ruht. Die primären Arme werden dann durch ein Ritzel 20, das ein Zahnkranzsegment 21 antreibt, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, um die Hülse an den Aufwickelort hinunter zu bringen, wie durch die teilweise gewickelte Rolle 19 gezeigt wird. Bei allen Punkten entlang diesem bogenförmigen Verschiebungsweg erzeugen die Kraftmessdosen 41, 41a (oder 41a' oder 41a") Signale, welche die Last der Klemmkraft der teilweise gewickelten Bahnrolle gegen die Stützwalzen 15, 15a anzeigen. Diese Last wird durch der Druckzylinder 14, 14a gesteuert. Die Gegenkraft auf die Walze 15 wird durch die Kraftmessdose 32, 32a gemessen und ihr Signal wird in den Signalprozessor 34 gespeist, wie in der Figur 2 gezeigt wird. Die durch die Kraftmessdose 39 gemessene Kraft der Bahnspannung wird von der Kraft auf die Kraftmessdose 32, 32a subtrahiert, um eine netto Ablesung der Klemmkraft N zu liefern. Die Kombination der Signale wird in den Zentralrechner 35 gespeist, der durch die Strom/Druck Vorrichtung 36 ein pneumatisches/hydraulisches Steuerungssignal erzeugt, so dass die pneumatischen oder hydraulischen Zylinder eine korrekte Steuerkraft anwenden, um eine gewünschte, vorprogrammierte Klemmkraft zu erhalten. Der Ort der primären Arme wird durch Anzeigevorrichtungen 43, 43a für Winkelpositionen dauernd überwacht, welche ihre Position an den Zentralrechner 35 übermitteln. Alle diese Vorgänge können durch den Operateur gesteuert werden, um eine optimale Rollendichte zu erhalten.
Es wird Bezug genommen auf die Verwendung von Kraftmessdosen, und, wie durch Fachleute auf dem Gebiet anerkannt werden wird, sind Kraftmessdosen im Handel erhältliche Vorrichtungen, die für jemanden, der die Erfindung verwendet, rasch verfügbar sind. Zum Beispiel ist ein Stehlager-Spannungsmessystem im Handel von ABB Industrial Systems Inc. erhältlich, das eine Kraftmessdose bereit stellt. Eine andere Kraftmessdose wird durch Nobel Elektronik von Karlskoga, Schweden, verkauft. Die Kraftmessdose von ABB wäre gut geeignet für die Verwendung zum Messen der Gegenkraft auf die Wickelwalze, und die Kraftmessdose von Nobel wäre gut geeignet für die Verwendung bei der Vorrichtung zum Messen des Richtpunktes der Hülse.
Somit ist zu sehen, dass eine verbesserte Vorrichtung bereit gestellt wurde, die Kraftmessdosen verwendet und besonders gut geeignet ist für einen zuverlässigen Betrieb bei Haspeln mit grosser Geschwindigkeit in Papiermaschinen. Die Kraftmessdosen liefern einen kontinuierlichen präzisen Ausgang und ermöglichen die Produktion von gewickelten Papierrollen, die eine gleichförmige Dichte haben.

Claims

1. Vorrichtung zum Aufwickeln einer Papierbahn, die ein Paar von primären Armen (17, 17a) umfasst, um eine Hülse (18, 18a) aufzunehmen, und eine angetriebene Stützwalze (15, 15a), um die sich bewegende Papierbahn (W) zu stützen, wenn die Hülse in den primären Armen gehalten und mit der Papierbahn dazwischen in eine Klemmberührung mit der Stützwalze gebracht wird, um die Bahn auf eine gewickelte Bahnrolle auf der Hülse aufzuwickeln, gekennzeichnet durch:

die Montage des Paares von primären Armen (17, 17a) so, dass sie sich im wesentlichen koaxial mit der Stützwalze drehen und sich in Längsrichtung im wesentlich radial zu ihr erstrecken;

eine Steuereinrichtung (14, 14a; 26, 26a; 28, 29, 30, 40) für die Klemmkraft, die wirksam mit den primären Armen verbunden ist, um eine Hülse in beweglich einstellbarer, vorbelasteter Klemmberührung mit der Stützwalze im wesentlichen radial über einem oberen segmentförmigen Teil der Oberfläche der Stützwalze aufzunehmen und zu halten, um das Aufwickeln der Bahn auf die Hülse zu beginnen, um darauf eine teilweise gewickelte Bahnrolle zu bilden;

eine erste Druckmesseinrichtung (41, 41a, 41a', 41a"), die wirksam mit den primären Armen und der Steuereinrichtung für die Klemmkraft verbunden ist, um das Gewicht der Hülse und jegliche Reibungskraft der Steuereinrichtung für die Klemmkraft bei der Bewegung von der Stützwalze weg zu messen, wenn die Klemmlast zwischen der Hülse und der Stützwalze am Anfang, wenn die frische Hülse in den primären Armen im wesentlichen vertikal über der Stützwalze positioniert wird, auf ein gewünschtes Niveau eingestellt wird, und ebenso jegliche Reibungskraft der Steuereinrichtung für die Klemmkraft, wenn sie sich bewegt, um sich an einen grösser werdenden Durchmesser der gewickelten Bahnrolle anzupassen, wobei die erste Druckmesseinrichtung ein erstes Signal liefert, welches das Gewicht der Hülse und die Reibungskraft anzeigt;

eine zweite Druckmesseinrichtung (32, 32a), die mit der Stützwalze verbunden ist, um nur jegliche horizontale Kraft, inklusive jegliche horizontale Komponente einer radialen Kraft, der Hülse oder der teilweise gewickelten Bahnrolle gegen die Stützwalze zu messen und ein zweites Signal zu liefern, das die horizontale Klemmkraft gegen die Walze anzeigt;

eine Anzeigevorrichtungen (43, 43a) für Winkelpositionen zum Messen der Winkelposition der frisch gestarteten Hülse bezüglich der Stützwalze und um ein drittes Signal zu liefern, das diese Position anzeigt;

eine Signalprozessoreinrichtung (33, 34, 50), um die ersten zweiten und dritten Signale zu empfangen und um die Signale mit einem Programm in einem Zentralrechner (35) zu korrelieren und um Signale an die Steuereinrichtung für die Klemmkraft zu liefern, um den Klemmdruck (N) zwischen der Hülse und der darauf aufgewickelten Bahnrolle sowie der Stützwalze gemäss dem Programm zu steuern, wenn die teilweise gewickelte Bahnrolle durch das Paar von primären Armen um ein oberes Segment der Stützwalze herum bewegt wird, so dass die Papierbahn auf einem Segment der Oberfläche der Stützwalze gestützt wird, während sie durch die Steuereinrichtung für die Klemmkraft gehalten wird.

2. Vorrichtung zum Aufwickeln einer Papierbahn nach Anspruch 1, die weiter umfasst:

eine Einrichtung (38, 39) zum Messen der Bahnspannung, die angeordnet ist, um die Bahnspannung der ankommenden Papierbahn stromaufwärts der Stelle, wo die Papierbahn auf der Stützwalze gestützt wird, zu messen, wobei die Einrichtung zum Messen der Bahnspannung eine Kraftmessdose (39) umfasst, um ein viertes Signal als Funktion der Bahnspannung zu liefern;

wobei die Signalprozessoreinrichtung (34) das vierte Signal empfängt und es mit dem zweiten Signal korreliert, um eine netto Gegenkraft an der Stützwalze aufgrund der horizontalen Kraft der teilweise gewickelten Bahnrolle weniger der Spannkraft der ankommenden Bahn zu liefern.

3. Vorrichtung zum Aufwickeln einer Papierbahn nach Anspruch 1, bei der:

die Steuereinrichtung für die Klemmkraft eine Hakeneinrichtung (26, 26a) und eine Hülsenhalter-Stützeinrichtung (40) umfasst, die derart konstruiert und angeordnet sind, dass sie die Hülse festklammern und die Hülse gegen die Stützwalze vorbelasten, während sie längs entlang den primären Armen bewegt werden können.

4. Verfahren zum Aufwickeln einer sich bewegenden Papierbahn (W) auf eine Aufwickelvorrichtung für eine Bahn, die ein Paar von primären Armen (17, 17a) umfasst, um eine Hülse (18, 18a) aufzunehmen, und eine angetriebene Stützwalze (15, 15a), um die Bahn zu stützen, wenn die Hülse mit der Papierbahn dazwischen in eine Klemmberührung mit der Stützwalze gebracht wird, um die Bahn auf eine gewickelte Bahnrolle auf der Hülse aufzuwickeln, gekennzeichnet durch die Schritte:

eine frische Hülse in eine Steuereinrichtung (14, 14a; 26, 26a; 28, 29, 30, 40) für die Klemmkraft in den primären Armen um einen oberen Teil am Umfang der Oberfläche der Stützwalze herum aufzunehmen;

durch die Verwendung einer ersten Druckmesseinrichtung (41, 41a, 41a', 41a") ein erstes Signal zu liefern, um das Gewicht der Hülse und jegliche Reibungskraft der Steuereinrichtung für die Klemmkraft bei der Bewegung von der Stützwalze weg zu messen;

durch die Steuereinrichtung für die Klemmkraft, die in einstellbarer vorbelasteter Klemmberührung mit der Stützwalze steht, die frische Hülse (18, 18a) nach innen gegen die Stützwalze zu bewegen, um eine Klemmberührung mit ihr mit der sich bewegenden Papierbahn dazwischen herzustellen;

die Papierbahn auf die Hülse aufzuwickeln, um eine teilweise gewickelte Bahnrolle (12) zu bilden, wenn die Bahnrolle gegen die Stützwalze gequetscht wird;

ein zweites Signal zu liefern durch die Verwendung einer zweiten Druckmesseinrichtung (32, 32a), die wirksam mit der Stützwalze verbunden ist, um die horizontale Kraft gegen die Stützwalze zu messen;

die Winkelposition (43, 43a) einer frisch gestarteten Spule bezüglich dem Umfang der Stützwalze zu messen;

ein drittes Signal zu liefern, das diese Winkelposition anzeigt;

die ersten, zweiten und dritten Signale zu verarbeiten und diese Signale mit einem Programm (37) in einem Zentralrechner (35) zu korrelieren und Signale an die Steuereinrichtung für die Klemmkraft zu liefern, um den Klemmdruck zwischen der Hülse und der darauf aufgewickelten Bahnrolle sowie der Stützwalze gemäss dem Programm zu steuern.

5. Verfahren zum Aufwickeln einer Papierbahn auf eine Hülse, um darauf eine gewickelte Bahnrolle zu bilden, nach Anspruch 4, das weiter die Schritte umfasst:

die Spannung (38, 39) der Bahn bei einem Ort stromaufwärts der Stützwalze zu messen;

ein viertes Signal zu liefern, das die Bahnspannung anzeigt;

die zweiten und vierten Signale (34) zu korrelieren, um ein Signal zu liefern, das eine netto Gegenkraft an der Walze anzeigt, die vom Klemmdruck gegen die gewickelte Bahnrolle, die gebildet wird, stammt.

6. Verfahren zum Aufwickeln einer sich bewegenden Papierbahn auf eine Hülse nach Anspruch 4, das weiter die Schritte umfasst:

die Hülse auf einem bogenförmigen Weg um den Umfang der Stützwalze herum zu bewegen, während die Klemmberührung zwischen der Papierbahnrolle, die auf die Hülse aufgewickelt wird, und der Stützwalze beibehalten wird und während dauernd die Klemmbelastung gegen die Stützwalze gemessen (32, 32a) und eingestellt wird.