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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Aufroller in einer Papiermaschine, in welcher Papier
in einer kontinuierlichen Bahn hergestellt wird, die in dem Aufroller
auf Wickeltrommeln aufgewickelt wird, um Papierrollen zu bilden.
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Zum Aufrollen einer kontinuierlichen
Papierbahn von einer Papiermaschine auf eine Papierrolle wurden
bisher Aufroller verwendet, welche allgemein so ausgelegt sind,
dass sie zwei Systeme haben, um die Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen
Produktion zu ermöglichen,
nämlich
ein primäres
System, welches eine leere Wickeltrommel von einem Paar von Senkarmen übernimmt,
und wenn die Papierbahn einige Umdrehungen auf die Trommel aufgerollt wurde,
ein sekundäres
System, in dem das Aufrollen zu einer fertigen Papierrolle fortgesetzt
wird.
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In dem nachfolgenden Zusammenhang
haben wir uns entschlossen, das Adjektiv "sekundär" in den Ausdrücken "Sekundärsystem", "Sekundäreinheit", "Sekundärelement", "Sekundärkörper" etc. zu verwenden,
auch wenn der Aufroller kein primäres System hat.
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Das Sekundärsystem umfasst üblicherweise entweder
ein Paar von Sekundärarmen
oder ein Paar von Sekundärwagen,
die in Abhängigkeit
von der Zunahme des Durchmessers der Papierrolle verschwenkt oder
linear verlagert werden.
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In Aufrollern des ersten Typs, d.
h. mit Sekundärarmen,
erfolgt das Aufwickeln kurz gesagt folgendermaßen: eine leere Wickeltrommel
wird von einem Vorrat an Trommeln zu einer Pri märgabel überführt, welche sie in Kontakt
mit einer angetriebenen Oberflächenwickeltrommel
bringt, über
die die Bahn läuft,
um das Aufrollen der Bahn einzuleiten. Eine beachtliche Reibung
tritt zwischen der Wickeltrommel und der Oberflächenwickeltrommel auf, so dass
die Wickeltrommel im Allgemeinen veranlasst wird, mit der gleichen
Geschwindigkeit wie die Oberflächenwickeltrommel
zu drehen, bevor sie damit in Kontakt kommt. Die Wickeltrommel wird
dann entlang der Peripherie der Oberflächenwickeltrommel nach unten zu
zwei parallelen horizontalen Gestellelementen bewegt, wo die sekundären Arme
die Steuerung der Wickeltrommel übernehmen.
Kontinuierliches Aufrollen zu einer fertigen Rolle wird dadurch
erreicht, dass die Sekundärarme,
die um ein Gelenk drehen, der Rolle entlang ihrer Horizontalbewegung
folgen, während Presseinrichtungen
in Form von drehenden gelagerten Presswalzen, die an den Sekundärarmen angeordnet
sind, gegen Lagergehäuse
drücken,
die an den Endabschnitten der Wickeltrommel angeordnet sind. Ein
gewünschter,
steuerbarer Lineardruck wird somit in dem Walzenkniff zwischen der
Oberflächenwickeltrommel
und der Papierrolle aufrechterhalten, wenn diese in der Größe zunimmt.
Jedoch veranlasst die Schwenkbewegung der Sekundärarme den Lineardruck ungleichmäßig zu sein,
weil die Pressrollen gegen die Wickeltrommel in einem Kontaktpunkt
drücken,
der der einhüllenden
Oberfläche
des Lagergehäuses
in einer bogenförmigen
Bewegung folgt, was beiden eine horizontale und eine vertikale Bewegungskomponente
verleiht. Aufroller mit sekundären Armen
sind bspw. in den nachfolgenden Patentschriften beschrieben: US-4,143,828,
US-4,283,023, US-4,175,714, US-3,614,011
und US-5,520,354.
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Ein anderer Nachteil bei Aufrollern
mit Sekundärarmen
besteht darin, dass der Durchmesser der fertigen Papierrolle auf
die Spanne der Sekundärarme
begrenzt ist und, wenn eine große
Papierwalze angefordert wird, müssen
stattdessen Sekundärsysteme
mit linear bewegbaren Sekundärwagen, die
mit Presseinrichtungen ausgerüstet
sind, verwendet werden. Das Problem des ungleichmäßigen Lineardrucks,
der durch die Schwenkbewegung der Sekundärarme hervorgerufen wird, ist
dann ebenfalls gelöst,
weil die Presseinrichtungen auf den Wagen lediglich eine horizontale
Bewegungskomponente während
der Bewegung der Wickeltrommel bezüglich der Oberflächenwickeltrommel
haben. Es ist zudem weniger kompliziert, das Wachstum der Rolle mit
Hilfe der Horizontalbewegung des Wagens zu messen als mit einem
Winkelgeber an einem Sekundärarm.
Aufroller mit linear bewegbaren Sekundärwagen sind bspw. in den nachfolgenden
Patentschriften beschrieben: US-4,934,619 und US-5,370,327.
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Mit zunehmenden Aufwickelgeschwindigkeiten
und zunehmender Größe der Papierrolle
kann jedoch Durchrutschen zwischen der Oberflächenwickeltrommel und der Papierrolle
auftreten. Ferner können
die einzelnen Lagen in der Rolle zu lose gewunden sein, insbesondere
bei der Herstellung von Weichpapier, wie bspw. "weiches Tissue-Papier" und ähnlicher
Papiere, die für
Sanitärzwecke
verwendet werden, weil der Lineardruck in dem Walzenkniff gering
sein muss, um negative Auswirkungen in der Papierrolle zu verhindern,
was einen Schlupf zwischen angrenzenden Lagen hervorrufen kann,
und diese veranlasst, axial entlang der darunter liegenden Papierschichten
verlagert zu werden. Diese Probleme werden gelöst, indem das Sekundärsystem
mit einem Zentralantrieb der Wickeltrommel ausgerüstet wird.
Zentralantrieb bedeutet, dass die Wickeltrommel mit Hilfe einer
Kupplungseinrichtung, die an den Enden der Wickeltrommel angeordnet
ist, mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist. Der Zentralantrieb ermöglicht eine
Variation des Lineardrucks in einem weiten Bereich, so dass die
Kompression der Papierbahn in dem Walzenkniff zwischen der Papierrolle und
der Oberflächenwickeltrommel
vermindert werden kann. Aufroller mit Zentralantrieb sind bspw.
in den nachfolgenden Patentschriften beschrieben: US-4,934,619,
US-5,370,327, US-5,520,354, US-5,375,790 (SE-469 071) und US-5,393,008 (SE-469
072).
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Um die gewünschte hohe Dehnbarkeit des Tissue-Papiers
aufrechterhalten zu können,
kann ein Endlosband als Stützeinrichtung
entweder alleine oder zusammen mit einer Oberflächenwickeltrommel verwendet
werden. Das Endlosband vermindert zudem andere Steuerungsprobleme
in Form von Vibrationen oder dgl. in der Bahn vor der Oberflächenwickeltrommel.
Aufroller mit Endlosbändern
sind beispielsweise in den folgenden Patentschriften beschrieben:
US-4,143,828, US-4,283,023, US-5,531,396
und US-4,175,714.
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Mit der Verwendung des Zentralantriebs muss
ein Umschalten zwischen verschiedenen Antriebsanordnungen beim Überführen der
Wickeltrommel von dem Primärsystem
zu dem Sekundärsystem ausgeführt werden,
was den Lineardruck nachteilig beeinflusst, weil ein vorübergehender
Druckanstieg in dem Walzenkniff auftritt. Um das Aufrollen zu optimieren,
sollte folglich dieselbe Antriebseinrichtung während des gesamten Aufrollvorgangs
vom Beginn mit einer leeren Wickeltrommel bis zu einer fertigen Rolle
angeschlossen sein, so dass die Schwankung der Spannung, die andernfalls
in der Papierbahn auftritt, eliminiert werden kann. Um dies zu erreichen,
ist es bereits bekannt doppelte Sätze nur von Sekundärwagen zu
verwenden, die einander abwechseln, und es ermöglichen, die Primärarme vollständig wegzulassen.
Auf diese Weise kann eine einzelne Antriebseinrichtung, die mit
einem der Wagenpaare verbunden ist, während des Aufrollvorgangs bis
zu einer fertigen Rolle der Wickeltrommel folgen. Ein Aufroller dieses
Typs ist in der US-5,370,327 beschrieben. Jedoch ist ein spezielles
Gestell für
den darin beschriebenen Aufroller erforderlich, um zu gestatten,
dass die Wagenpaare einander passieren können, wobei das Gestell folglich
mit zwei Paaren von parallelen Schienen versehen ist, die am stromabwärtigen Ende
des Gestells schwenkbar gelagert sind. Die Oberflächenwickeltrommel
wurde zudem vertikal bewegbar angeordnet. Dies bedeutet, dass die
existierenden Aufroller weder unmittelbar mit doppelten Sekundäreinheiten
ausgerüstet
werden können,
noch dass sie einfach in Aufroller mit doppelten Sekundäreinheiten
umgewandelt werden können.
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Ferner wurden Antriebsanordnungen
für den Zentralantrieb
gemäß US-5,370,327
an jeder Seite des Gestells auf separaten Halteelementen angeordnet.
Die Antriebsanordnung und jede Sekundäreinheit haben separate Aktuatoren
für die
Hin- und Herbewegung entlang der separaten Halteelemente. Die Antriebsanordnung
ist zudem abgetrennt, bevor die Wickeltrommel von der Sekundäreinheit
erfasst wird. Dies erzeugt Schwierigkeiten beim Ausrichten und Zusammenkoppeln
der Wickeltrommel mit dem Zentralantrieb während des Betriebs. Wie zu
erkennen ist, erfordern das Gestell und die Halteelemente, die nebeneinander
angeordnet sind, zudem eine beachtliche Menge an Platz.
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Wenn die Wickeltrommel entlang der
Gestellschienen während
der Produktion einer neuen Papierrolle läuft, besteht das Risiko, dass
Fremdkörper,
beispielsweise von der Papierbahn gesammelter Staub, die Horizontalbewegung
verhindern oder blockieren. Ein allgemeines Problem, das mit den
vorgenannten Aufrollern einhergeht, ist folglich die Schwierigkeit,
sich einfachen Zugang zu den inneren Teilen des Aufrollers für die Reparatur,
Wartung und Reinigung zu verschaffen.
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Schließlich sind ein anderes Hauptproblem, das
allen bekannten Aufrollern, sowohl mit als auch ohne Primärsystem,
gemeinsam ist, unerwünschte Reibungskräfte, welche
die Steuerung des Lineardrucks in dem Walzenkniff zwischen der Trommel
und der wachsenden Papierrolle erschweren. In einem Aufroller mit
einem linearen Ladesystem mit horizontal bewegbaren Sekundäreinheiten
für die
Wickeltrommel ist es die Reibung zwischen der Wickeltrommel und
Gestellschienen, die Gestellschienenreibung, die die größte Begrenzung
der Genauigkeit und Zuverlässigkeit
der Steuerung des Lineardrucks in dem Walzenkniff hervorruft.
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Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung
ist es, einen verbesserten Aufroller des Typs mit einem Sekundärsystem
mit doppelten Sekundäreinheiten und
ohne ein Primärsystem
vorzuschlagen, wobei der Aufroller die mit den bekannten Aufrollern
mit doppelten Sekundäreinheiten
einhergehenden Probleme mindestens im Wesentlichen vermindert.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist
es, einen Aufroller mit doppelten Sekundäreinheiten zu schaffen, von
denen jede einen gewünschten
und einstellbaren Lineardruck in dem Walzenkniff zwischen der Oberflächenwickeltrommel
und der wachsenden Papierrolle schafft und in welchem die Gestellschienenreibung
während
der Produktion einer Papierrolle eliminiert werden kann.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, einen Aufroller zu schaffen, der eine Rolle von weichem Papier
mit gleichmäßigen Eigenschaften
hinsichtlich Dichte und Dehnbarkeit in allen Lagen erzeugt.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, einen Aufroller zu schaffen, der zusammen mit verschiedenen
Typen und Kombinationen von verschiedenen Stützmitteln neben der herkömmlichen
Oberflächenwickeltrommel
verwendet werden kann.
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Ein noch weiteres Ziel ist es, einen
Aufroller zu schaffen, der das Risiko durch Fremdkörper eliminiert,
d. h. durch gesammelten Staub, der die Horizontalbewegung verhindert
oder stört,
wenn die Wickeltrommel während
der Produktion einer neuen Papierrolle entlang der Gestellschienen
läuft.
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Ein zusätzliches Ziel der Erfindung
ist es zudem, einen Aufroller zu schaffen, der so konstruiert ist,
dass Wartung und Reinigung vereinfacht sind.
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Schließlich ist es zudem ein Ziel
der Erfindung, einen Auf roller zu schaffen, in welchem eine Kombination
von einem oder mehreren Bändern
zusammen mit einer Form einer Oberflächenwickeltrommel verwendet
werden kann, die mehr oder weniger teilweise durch dieses Band oder
diese Bänder
umgeben ist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Aufroller in einer Papiermaschine, in welcher Papier
in einer kontinuierlichen Bahn erzeugt wird, die in dem Aufroller
auf Wickeltrommeln zur Bildung von Papierrollen aufgerollt wird,
wobei jede Wickeltrommel mit Lagergehäusen versehene Endabschnitte
hat, wobei der Aufroller ein erstes längliches Gestellelement und
ein zweites längliches
Gestellelement hat, wobei die Gestellelemente zueinander parallel
sind, mit Gestellschienen zum Halten der Wickeltrommel an ihren
Lagergehäusen
versehen sind und Außenflächen haben,
die voneinander abgewandt sind, und mit einem Sekundärsystem,
das aus ersten und zweiten Paaren von Sekundärelementen besteht, um abwechselnd
neue Wickeltrommeln aufzunehmen, wobei jedes der Paare eine Sekundäreinheit
bildet, die ein linear bewegbares erstes Sekundärelement aufweist, das auf
der Außenseite von
einem der Gestellelemente zum Halten und zum Ermöglichen einer linearen Bewegung
eines Endes der Wickeltrommel entlang einem entsprechenden Gestellelement
gehalten ist, und die ein linear bewegbares zweites Sekundärelement
aufweist, das auf der Außenseite
des anderen Gestellelements zum Halten und zum Ermöglichen
einer linearen Bewegung des anderen Endes der Wickeltrommel entlang
einem entsprechenden Gestellelement gehalten ist, so dass die Wickeltrommel
durch ein Paar Sekundärelemente
bewegt wird, die beide außerhalb
der Gestellelemente angeordnet sind, und wobei das erste und zweite
Paar Sekundärelemente
so angeordnet und positioniert sind, dass sie sich nicht gegenseitig
behindern, wenn die Paare von Sekundärelementen alternativ die Wickeltrommeln
während des
Aufrollens der Bahn aufnehmen und bewegen.
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Einige der unmittelbaren Vorteile,
die mit einem Aufroller erhalten werden, der alle Sekundärelemente
auf der Außenseite
der Gestellelemente angeordnet hat und schwenkbare Einheiten aufweist,
die in der Lage sind die Wickeltrommel von den Gestellschienen anzuheben,
sind, dass Reparaturen, Wartung und Reinigung der Komponenten während der laufenden
Erzeugung einer Papierrolle deutlich erleichtert sind, weil das
Wartungspersonal nicht länger auf
der Innenseite der Gestellkonstruktion sein muss, verminderte Gesamtreibung
in dem Sekundärsystem dank
der Eliminierung der Gestellschienenreibung und dass der Lineardruck
nicht durch irgendeinen vorübergehenden
Druckanstieg in Folge einer Getriebeumschaltung beim Überführen der
Wickeltrommel von dem primären
zu dem sekundären
System beeinträchtigt
wird.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend
genauer unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
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1 ist
eine schematische Perspektivansicht von Teilen eines erfindungsgemäßen Aufrollers von
einer Längsseite
des Aufrollers, der Antriebsseite gesehen, der ein endloses laufendes
Band und doppelte Sekundäreinheiten
hat.
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2 ist
eine schematische Perspektivansicht des Aufrollers gemäß 1 von der gegenüberliegenden
Längsseite
gesehen.
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3 ist
eine Ansicht des Aufrollers gemäß 1 von oben gesehen.
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4 ist
eine Endansicht des Aufrollers gemäß 1 von dem stromaufwärtigen Ende des Aufrollers
gesehen.
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5 ist
eine Seitenansicht eines Teils des Aufrollers gemäß 1.
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6 ist
eine Perspektivansicht eines zweiten Sekundärele ments von einer Sekundäreinheit des
Aufrollers gemäß 1.
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7 ist
eine Perspektivansicht eines ersten Sekundärelements einer Sekundäreinheit
in dem Aufroller gemäß 1, wobei ein Abschnitt eines Kastenteils
aufgeschnitten ist, um das Positionsbestimmungselement mit seinem
Aktuator zu zeigen.
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Die 1 bis 5 zeigen schematisch verschiedene
Ansichten von Teilen eines Aufrollers 1 in einer Papiermaschine,
in welcher Papier in einer kontinuierlichen Bahn 2 gefertigt
wird. Eine Papierrolle 3 wird in dem Aufroller auf einem
Kern in Form einer Wickeltrommel 4 aufgerollt (siehe 5; die Papierrolle wurde
in den 1 bis 4 zum Zwecke der Klarheit
weggelassen). Der Aufroller 1 hat ein Gestell 5, das
erste und zweite längliche
Gestellelemente 6, 7 hat, die parallel angeordnet
sind und Außenseiten haben,
die voneinander abgewandt sind. Das erste Gestellelement 6 ist
auf der Antriebsseite und das andere Gestellelement 7 ist
auf der Bedienerseite des Aufrollers angeordnet. Eine Oberflächenwickeltrommel 8 ist
drehbar in den Gestellelementen 6, 7 gelagert. Über die
Oberflächenwickeltrommel 8 verläuft ein
endloses Band 9, welches die Papierbahn 2, die von
einer Trockenpartie mit einem Durchblaszylinder und/oder einem Yankee-Zylinder in einer
Tissue-Papiermaschine kommt, auf ihrem Weg zu dem Aufroller 1 trägt. Ein
Antriebsmotor (nicht gezeigt) gibt der Oberflächenwickeltrommel 8 eine
Umfangsgeschwindigkeit, die der des Bands 9 entspricht
und somit auch der Geschwindigkeit, mit der die Papierbahn 2 vorwärts befördert wird.
Die Oberflächenwickeltrommel 8 kann
alternativ durch das Band 9 angetrieben werden, welches über eine
Vielzahl von Walzen 10 läuft, von denen eine, beispielsweise
die Banddrehwalze 11, dann antreibend ist. Eine horizontale
Schiene 12 ist zudem fest oberhalb jedes Gestellelements 6, 7 angebracht.
Die Schiene 12 beginnt mit einem erhobenen Abschnitt 12a mit
einer Absenkfläche 13 (siehe 1 bzw. 2) für die
Wickeltrommel 4 am stromaufwärtigen Ende des Aufrollers 1 in
der Zuführrichtung
der Papierbahn 2 gesehen. Die Gestellschienen 12 sind
etwas weiter voneinander beabstandet angeordnet als die Papierbahn 2 breit
ist. Die Wickeltrommel 4 ist an jedem Ende mit einer Bremstrommel 14 versehen,
die eine Kupplungseinrichtung 15 mit einer Innenverzahnung 16 aufweist
und ist mit einem Lagergehäuse 17 versehen,
das innerhalb der Kupplungseinrichtung 15 angeordnet und
mit einer Nut 18 versehen ist, die in Umfangsrichtung um
diese verläuft,
um die Gestellschiene 12 und ein anderes Führungselement
aufzunehmen, wie nachfolgend beschrieben ist. Am stromaufwärtigen Ende
des Aufrollers 1 ist oberhalb der Oberflächenwickeltrommel 8 ein
Lager leerer Wickeltrommeln 4 (nicht gezeigt) vorgesehen.
Das Lager umfasst ein im Wesentlichen horizontales Regal, auf dem
leere Wickeltrommeln 4 Seite an Seite und parallel zur
Oberflächenwickeltrommel 8 ruhen
und zur Verwendung in dem Aufroller 1 bereit sind. Betätigungsmittel
(nicht gezeigt), die Haltearme und einen Aktuator, wie einen hydraulischen
oder pneumatischen Zylinder umfassen, steuern die allmähliche Vorwärtsförderung
neuer Wickeltrommeln 4. Eine leere Wickeltrommel 4 wird
von diesem Lager zu den Absenkflächen 13 der
vorgenannten erhobenen Abschnitte 12a der Schienen 12 durch
ein Paar von Senkarmen überführt, wenn
die wachsende Papierrolle 3, die stromabwärts angeordnet
ist, sich einer vorbestimmten Größe nähert. Die
Wickeltrommel 4 liegt mit ihren Umfangsnuten auf der Absenkfläche 13.
Somit sind die Senkarme zwischen einer ersten Position und einer
zweiten Position bewegbar. Gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
sind die Senkarme angeordnet, in eine dritte Position gedreht zu
werden, so dass sie von der zu den Absenkflächen 13 gelieferten
Wickeltrommel 4 freikommen. An dem stromabwärtigen Ende
des Aufrollers 1 befindet sich eine Bremsstation (nicht
gezeigt) mit einem Bremsarm, wobei in der Bremsstation die Papierrolle 3 schließlich gebremst
wird, bevor sie weiter entlang der Gestellschienen 12 zu
einer Rollenhandhabungspartie (nicht gezeigt) der Maschine gebracht
wird. Eine Schneid einrichtung (nicht gezeigt) kann möglicherweise
stromaufwärts
der Oberflächenwickeltrommel 8 angeordnet
werden, die die Papierbahn 2 vor dem Aufwickeln in mehrere
schmale Papierbahnen zerschneidet.
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Der Aufroller 1 hat ein
Sekundärsystem,
das aus einer ersten Sekundäreinheit 19 und
einer zweiten Sekundäreinheit 20 besteht,
wobei die Sekundäreinheiten
relativ zueinander umgekehrt bezüglich
der Antriebsseite und der Nachlaufseite des Aufrollers 1 angeordnet
sind. Jede Sekundäreinheit 19, 20 hat
ein erstes Sekundärelement 21 und
ein zweites Sekundärelement 22.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das erste Sekundärelement 21 jeder
Sekundäreinheit 19, 20 in
einem vorbestimmten Abstand von der Außenseite des ersten Gestellelements 6 bzw.
des zweiten Gestellelements 7 angeordnet, um einen Raum
dazwischen auszubilden, während
jedes zweite Sekundärelement 22 in
der Nähe
der Außenseite
des zweiten Gestellelements 7 bzw. des ersten Gestellelements 6 angeordnet
ist und eine axiale Erstreckung bezüglich der Wickeltrommel 4 hat,
die kleiner ist als der vorbestimmte Raum, um ein Passieren des
zweiten Elements 22 durch diesen Raum zuzulassen. Gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
können,
wenn kein Zentralantrieb verwendet werden soll, beide Sekundärelemente
einer Sekundäreinheit
mit diesem vorbestimmten Abstand von der Außenseite des zugehörigen Gestellelements
angeordnet, während
beide Sekundärelemente
der anderen Sekundäreinheit
nahe der Außenseite der
zugehörigen
Gestellelemente angeordnet sind. Jedes Sekundärelement 21, 22 umfasst
eine Plattform 23 und einen Sekundärkörper 24 in Form eines Wagens
oder Schlittens, der linear auf der Plattform 23 mit Hilfe
von Lagermitteln bewegbar ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die beiden Plattformen 23 der beiden benachbarten
Sekundärelemente 21, 22,
die zu verschiedenen Sekundäreinheiten 19, 20 gehören, zu
einer Einheit zusammengefasst, die fest an ihrem Gestellelement 6, 7 angebracht
ist. Die Lagermittel umfassen eine oder mehrere parallele Schienen
auf der Plattform 23 und Lager, die geeignet aus Walzen
oder Gleitlagern bestehen, um die Reibung während der Vorwärts- und Rückwärtsbewegung
des sekundären
Wagens 24 entlang der Plattform 23 auf ein Minimum
zu reduzieren. Das andere Sekundärelement 22 jeder
Sekundäreinheit 19, 20 ist
ebenfalls mit gleichen Lagermitteln versehen, die Lager in dem sekundären Wagen 24 und
eine horizontale Schiene 26 umfassen, die an der vertikalen
Außenseite
des Gestellelements 6, 7 in kurzem Abstand unterhalb
der Gestellschiene 12 angebracht ist. Die Bewegung des
sekundären
Wagens 24 ist durch einen Aktuator 27 bewirkt,
der aus einem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder bestehen kann und
beispielsweise mit einem Ende an dem Sekundärkörper 24 und mit seinem
anderen Ende an dem Gestellelement 6, 7 befestigt
ist. Die Bewegungen entlang der Führungsschienen 26 der
beiden Sekundärkörper 24 in
ein und derselben Sekundäreinheit 19 bzw. 20 sind
miteinander synchronisiert. Kabel sind auf jeder Plattform 23 in
einer Kabelführung 28 angeordnet,
die flexibel ist, und ihnen gestattet den Hin- und Herbewegungen des Sekundärkörpers 24 zu
folgen.
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Jeder sekundäre Wagen 24 umfasst
eine Schwenkeinheit 34, die angeordnet ist, die Wickeltrommel 4 in
eine angehobene Position anzuheben, wo sie von den Gestellschienen 12 freikommt. Somit
wird die Last durch die Wickeltrommel 4 und die Papierrolle
während
der Produktionsphase über die
Lagermittel auf die Gestellelemente 6, 7 übertragen,
wodurch die Gestellschienenreibung eliminiert ist. Am Ende des Wickelprozesses
wird die Papierrolle zusammen mit ihrer Wickeltrommel 4 auf
die Gestellschienen 12 zum Weitertransport zum Rollenhandhabungsteil
des Aufrollers 1 überführt. Alternativ kann,
wenn dies gewünscht
ist, die Wickeltrommel 4 während des gesammten Wickelvorgangs
oder besonderer Abschnitte davon bis hin zum nachfolgend beschriebenen
Rollendurchlass mit den Gestellschienen 12 in Kontakt sein.
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Neben der Schwenkeinheit 34 zum
Zusammenwirken mit der Wi ckeltrommel 4 hat jeder sekundäre Wagen
(siehe 6 und 7) zudem eine Bodenplatte 35 mit
Lagerelementen 37 zur schwenkbaren Lagerung der Schwenkeinheit 34 um
eine Schwenkachse, die parallel zu einer aktiven Wickeltrommel 4 ist.
Die beiden Schwenkeinheiten 34 der Sekundäreinheit 19, 20 sind
angeordnet, die Wickeltrommel 4 von den Senkarmen zu empfangen,
so dass die Endabschnitte der Wickeltrommel 4 mit ihren
Lagergehäusen 17 auf
den Schwenkeinheiten 34 ruht.
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Jede Schwenkeinheit 34 umfasst
eine im Wesentlichen rechteckige vertikale Stützplatte 48, ein Verriegelungselement 49,
eine Presseinrichtung 50 und Aktuatoren 51, 52 für jede davon.
Die Druckeinrichtung 50 soll gegen das Lagergehäuse 17 der Wickeltrommel 4 drücken, so
dass ein vorbestimmter Lineardruck in dem Walzenkniff zwischen der
Oberflächenwickeltrommel 8 und
der Papierrolle 3 während
des Wachstums der letzteren aufrechterhalten wird. Die Stützplatte 48 ist
mit einer Schiene 38 versehen oder geformt, die parallel
mit der Schiene 12 angeordnet und ausgelegt ist, mit der
Wickeltrommel 4 zusammenzuwirken. Ein H-förmiges Verbindungselement 53 ist
fest horizontal entlang einer Längsseite
der Stützplatte 48 befestigt.
Die Verriegelungseinrichtung 49 besteht aus einem bogenförmigen Arm 54,
der an seinem unteren Ende an dem vorgenannten H-förmigen Verbindungselement 53 durch
einen horizontalen Lagerstift 55 angelenkt ist, der sich
parallel zur Hauptachse der Wickeltrommel 4, zwischen den
beiden Schenkeln des H-förmigen
Verbindungselements 53 erstreckt und stromaufwärts angeordnet ist.
Der Aktuator 51 des Verriegelungselements 49 erstreckt
sich zwischen einem unteren Befestigungspunkt auf der Stützplatte 48 der
Schwenkeinheit und dem Verriegelungsarm 54 und ist mit
diesen an den Enden auf gelenkige Weise verbunden. Das freie obere
Ende der Verriegelungseinrichtung 49 trägt eine Rolle 56,
die ausgelegt ist, mit der Achse der Wickeltrommel 4 zusammenzuwirken,
wenn das Verriegelungselement 49 in seiner oberen Produktionsstellung
ist. Die Presseinrichtung 50 ist ebenfalls schwenkbar mittels eines
Lagerstifts 57 gelagert und ist durch einen Aktuator 52 beeinflusst,
der sich zwischen der Presseinrichtung 50 und der Stützplatte 48 der
Schwenkeinheit 34 erstreckt. Das Verriegelungselement 49 und
die Presseinrichtung 50 der beiden Sekundärelemente
bilden zusammen eine Greifeinrichtung für die Wickeltrommel 4.
Die Wickeltrommel 4 ist somit durch die Greifeinrichtungen 49, 50 gehalten,
während
sie zur gleichen Zeit in diesen während der gesamten Wickelphase
der Papierrolle 3 frei drehbar ist.
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An dem sekundären Wagen 24 des zweiten Sekundärelements 22 (siehe 6) ist die Bodenplatte 35 von
länglicher
Form und eine vertikale Seitenplatte 36 ist entlang der
Kante der Bodenplatte 35 angeordnet, die dem Gestellelement 6, 7 am
nächsten
angeordnet ist. Das Lagerelement 37 umfasst einen Balken 39,
der sich vertikal von der Bodenplatte 35 an dem der Oberflächenwickeltrommel 8 nächsten Ende
nach oben erstreckt und einen Lagerstift 40, der an dem
oberen Ende des Balkens 39 angeordnet ist und die Schwenkachse
bildet. Die Schwenkeinheit 34 ist um den Lagerstift 40 mit
Hilfe eines Aktuators 41 schwenkbar, der mit einem Ende
flexibel an dem unteren Endabschnitt des Balkens 39 befestigt
ist und mit seinem anderen Ende mit Hilfe von Führungsstiften 42, 43 an
der Schwenkeinheit 34 befestigt ist. Der Aktuator 41 besteht
aus einem pneumatischen oder hydraulischen Kolbenzylinder. Ruf der Bodenplatte 35 ist
ein Positionsbestimmer 44 mit einem Aktuator 45 und
einem horizontal bewegbaren Hebeblock 46 zum Zusammenwirken
mit einer festen stufenförmigen
Schulter 47 an der Schwenkeinheit 34 vorgesehen.
Weil der Hebeblock 46 des Positionsbestimmers 44 mittels
des Aktuators 45 in zwei Positionen, eine aktive und eine
passive, gesetzt werden kann, kann die Vertikalposition der Schwenkeinheit 34 in
eine obere Produktionsstellung, in welcher jedes Ende der Wickeltrommel 4 mit
ihrem Lagergehäuse
auf der Schiene 38 ruht, und einer unteren Rollenwechsel-
oder Durchlassfreigabeposition eingestellt werden, in welcher die
Schienen 38 der Schwenk einheit 34 unterhalb der
Oberkante der Gestellschienen 12 sind. Dies gestattet es
der Sekundäreinheit 19 oder 20 auf
ihrem Rückweg
nach Abliefern einer fertigen Rolle 3 unter der in der
zweiten Sekundäreinheit 20 bzw. 19 im
Vorgang der Bildung befindlichen Papierrolle 3 zu passieren.
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Das äußere erste Sekundärelement 21 jeder Sekundäreinheit 19, 20 ist
gegenüber
dem zweiten Sekundärelement 22 etwas
unterschiedlich geformt. Der zweite Wagen 24 des ersten
Sekundärelements 21 ist
unter Bezugnahme auf 7 genauer
beschrieben, wobei die gleichen Bezugszeichen für äquivalente Bauelemente verwendet
sind. Der sekundäre
Wagen 24 des ersten Sekundärelements ist mit einer Bodenplatte
versehen, die etwas größer ist als
die des zweiten sekundären
Wagens 24. Das Lagerelement 37 zur schwenkbaren
Lagerung der Schwenkeinheit 34 um eine Lagerwelle umfasst
zwei vertikale Balken 39, die jeweils an einer sich parallel zu
dem Gestellelement 6, 7 erstreckenden Kante der Bodenplatte 35 angeordnet
sind, und zwei Lagerstifte 40, die an den oberen Endstücken der
Balken 39 angeordnet sind und die Lagerwelle bilden. Der
Aktuator 45 des Positionsbestimmers 44 ist horizontal
auf der Bodenplatte 35 in rechtem Winkel zu dem Gestellelement 6, 7 angeordnet.
Die Schwenkeinheit 34 umfasst ein Gestell 58 mit
einem kastenförmigen
Teil 59 und einer Plattform 60, die davon vorsteht.
Der Kastenteil 59 ist mit einer oberen horizontalen Platte 61 versehen,
auf der Teile einer Einrichtung 62 zum zentralen Antrieb der Wickeltrommel 4 angeordnet sind.
Die vertikale Stützplatte 48 ist
fest an der inneren vertikalen Wand des Kastenteils 59 montiert,
und bildet ein Teil des schwenkbaren Gestells 58. Weil
die Zentralantriebseinrichtung 62 an der Schwenkeinheit 34 montiert
ist, ist sie zusammen mit dem sekundären Wagen 24 in einer
Richtung parallel zu den Schienen 12 linear verlagerbar
und ist zudem zusammen mit der Schwenkeinheit 34 um ihre
Lagerstifte 40 schwenkbar.
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Die Zentralantriebseinrichtung 62 umfasst
einen Antriebsmotor
63, der fest auf der Plattform 60 angebracht
ist, ein Getriebe 64, das fest an dem Kastenteil 59 angebracht
ist, und eine Kraftübertragungseinrichtung 65,
die zwischen diesen angeordnet ist und die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einem Zahnriemen besteht. Eine drehbare Welle 66 steht
aus dem Getriebe 64 in einer Richtung parallel zur Wickeltrommel 4 vor.
Eine Kupplungseinrichtung 67 ist auf dieser Welle 66 an
ihrem inneren Ende, das dem Gestellelement 6, 7 zugewandt
ist, angeordnet. Die Kupplungseinrichtung 67 hat eine Außenverzahnung,
die ausgelegt ist, mit einer entsprechenden Innenverzahnung 16 der
Wickeltrommel 4 zusammenzuarbeiten. Diese Zusammenarbeit
zwischen den beiden Kupplungseinrichtungen 15, 67 wird
durch die Kupplungseinrichtung 67 der Zentralantriebeinrichtung 62 erreicht,
die koaxial bezüglich
der Kupplungseinrichtung 15 verlagerbar ist, bis die Verbindung
eintritt.
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Wie aus den 1 und 2 deutlich
zu ersehen ist, ist jede Schwenkeinheit 34 eines Sekundärelements 21, 22 angeordnet,
aus der unteren Position über
die Gestellschienen 12 hinaus bewegt zu werden, die Trommeldurchlassstellung,
in welcher die Schienen 38 der Schwenkeinheit 34 unterhalb
der Gestellschienen 12 angeordnet sind, zu einer oberen Position,
der Aufnahmestellung, um eine leere Wickeltrommel 4 aufzunehmen
und zu ergreifen, die an den Absenkflächen 13 positioniert
wurde, um nachfolgend durch die Schienen 38 der Schwenkeinheiten gehalten
zu werden, wenn die Schwenkeinheiten erneut zurückgeführt werden. Diese Drehbewegung wird
mit Hilfe des Aktuators 41 erzielt.
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Mit Ausnahme davon, dass aus Sicherheitsgründen oder
anderen Gründen
die Wickeltrommel mit ihrer wachsenden Papierrolle 3 auf
die Gestellschienen 12 abgesenkt werden muss, ist es für die Wickeltrommel 4 und
die Papierrolle 3 vorteilhaft, von den sekundären Wagen 24 über ihre
Schienen 38 während
der gesamten Produktionsphase von der leeren oder im Wesentlichen leeren
Wickeltrommel zur fertigen Papierrolle 3 gehalten zu werden,
wonach die Wickeltrommel mit der fertigen Papierrolle 3 auf
die Gestellschienen 12 abgesenkt wird.
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Der Aufroller ist mit verschiedenen
Anzeigeeinrichtungen (nicht gezeigt) für verschiedene Arten gemessener
Werte ausgerüstet,
die eine Technologie bilden, mit der der Fachmann vertraut ist,
und sind folglich hier nicht weiter beschrieben.
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In anderen Ausführungsbeispielen des Aufrollers
kann die Oberflächenwickeltrommel
in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel
beispielsweise aus einem endlosen Halteband oder einer Vielzahl
von parallel zueinander angeordneten endlosen Bändern bestehen.
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Wenn der Wickelvorgang in dem Aufroller 1 begonnen
wird, ist die erste Sekundäreinheit 19 in
ihrer stromaufwärtigen
Position in der Nähe
der Oberflächenwickeltrommel 8,
wobei der Antriebsmotor 63 des Zentralantriebs auf der
Antriebsseite ist, und die andere Sekundäreinheit 20 ist ihrer
stromabwärtigen Position,
wobei der Antriebsmotor 63 des Zentralantriebs auf der
Bedienerseite ist.
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Die Schwenkeinheiten 34 der
ersten Sekundäreinheit 19 sind
in ihren Produktionsstellungen, d. h. in abgeklappter Position und
ruhen auf den Hebeblöcken 46.
Die Schwenkeinheiten 34 der zweiten Sekundäreinheit 20 sind
ebenfalls in heruntergeklappter Position, liegen aber direkt auf
der Bodenplatte 35 auf, was bedeutet, dass die Rollendurchlasstellung
eingenommen wurde.
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Alle Verriegelungselemente 49 und
Presseinrichtungen 50 in den beiden Sekundäreinheiten 19, 20 sind
in herabgeklappter Position und haben somit die Greifeinrichtungen
offen. Die beiden Zentralantriebseinrichtungen 62 stehen
still, wobei die Kupplungseinrichtungen 67 in ihren äußersten
Stellungen sind.
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Eine erste Wickeltrommel 4 ist
in dem Lagerregal (nicht gezeigt) oberhalb der Oberflächenwickeltrommel 8 bereit,
um durch die Senkarme ergriffen zu werden, die in ihrer untersten
Stellung sind. Stromabwärts
in dem Aufroller 1 ist die Bremsstation (nicht gezeigt)
mit abgesenktem Arm (nicht gezeigt) bereit, eine fertige Papierrolle 3 zu
empfangen und anzuhalten. Die Schneideinrichtung, wenn eine solche
vorhanden ist, ist eingeschaltet aber ist nicht in Produktionsstellung.
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Während
des Wickelvorgangs sind Kraftmessdosen (nicht gezeigt), die entweder
der Schwenkeinheit 34 oder dem Sekundärkörper 24 zugeordnet
sind, ausgelegt, den Lineardruck in dem Walzenkniff zwischen den
Haltemitteln 8 und der Papierwalze 3 zu erfassen
und Signale abzugeben, die die Schwenkeinheit 34 bzw. die
Position des Sekundärkörpers 24 steuern,
um den Lineardruck mit Hilfe der Aktuatoren 27 zum Positionieren
der sekundären Körper 24 entlang
den Gestellelementen 6, 7 bzw. Aktuatoren 41 zur
Positionierung der Schwenkeinheit 34 zu steuern.
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Wenn der Start initiiert wurde, werden
die Schwenkeinheiten in der ersten Sekundäreinheit 19, die stromaufwärts angeordnet
ist, in ihre obere Position heraufgeschwenkt, d. h. in die Aufnahmestellung.
Die Senkarme bewegen sich nach oben zu dem Trommellager. Eine Wickeltrommel 4 wird
veranlasst, über
die Senkarme zu rollen, und es wird eine Anzeige empfangen, wenn
sie die korrekte Position erreicht hat.
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Die Senkarme bewegen sich nach unten
in die Lieferstellung, wo die Wickeltrommel 4 auf der angehobenen
Absenkfläche 13 der
Schienen 13 in der korrekten Stellung gerade oberhalb der
Oberflächenwickeltrommel 8 platziert
ist (siehe 5). Im Lager wird
die nächste
leere Wickeltrommel 4 durch einen Aktuator (nicht gezeigt),
der für
diesen Zweck vorgesehen ist, vorwärts in Bereitschaft für den nächsten Zyklus
bewegt.
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Die Presseinrichtung 50 bewegt
sich nach oben in ihre Aufnahmeposition. Die Senkarme werden beide
abgesenkt, so dass die Wickeltrommel 4 nun frei auf den
Schienen der Absenkflächen 13 ruht. Der
Aktuator 51 des Verriegelungselements 49 wird betätigt, so
dass sich die Verriegelungsarme 54 aufwärts bewegen und zusammen mit
der Presseinrichtung 50 die Wickeltrommel 4 ergreifen
und sie ihrer Startposition fixieren. Die Kupplungseinrichtung 67 der
Zentralantriebseinrichtung 62 beginnt sich in axialer Richtung
herauszubewegen, während
der Antriebsmotor 63 betätigt wird, anfänglich mit
niedriger Geschwindigkeit. Wenn die Verzahnungen 16, 68 der beiden
Kupplungseinrichtungen 15 und 67 in Eingriff gelangt
sind und die Kopplung erreicht wurde, wird dies angezeigt. Eine
Abdeckung (nicht gezeigt) zum Eliminieren der Wirkungen der Luftströmung um
die drehende Oberflächenwickeltrommel 8 wird
abgesenkt. Die Zentralantriebseinrichtung 62 beschleunigt
nun die Wickeltrommel 4 auf die gleiche Umfangsgeschwindigkeit
wie die der Oberflächenwickeltrommel 8,
um Reibung zwischen diesen zu verhindern, wenn sie miteinander in
Kontakt gebracht werden. Die Schwenkeinheiten 34 werden
in Richtung der Oberflächenwickeltrommel 8 und
des die Papierbahn 2 tragenden endlosen Bands 9 abgesenkt.
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Eine Vakuumanordnung (nicht gezeigt)
kann mit der Wickeltrommel 4 verbunden werden, die in diesem
Fall perforiert ist. Wenn der Kontakt mit der Papierbahn 2 erreicht
ist, tritt ein Übergang
auf, wobei die Papierbahn 2 auf passende Weise auf die
Wickeltrommel 4 überführt wird
wie nachstehend beschrieben ist.
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Der tatsächliche Übergang kann auf mehreren verschiedenen
Wegen erreicht werden. Die Papierbahn 2 kann beispielsweise mittels
Ansaugen befestigt werden und an den Vakuumperforationen in der
Wickeltrommel 4 abgezogen werden oder die wachsende Rolle 3 kann
verzögert
werden, so dass ein Überschuss
an Papier 2 auftritt und in den Walzenkniff gezogen wird,
wo es dann abgezogen wird. Alternativ kann Kleber oder Klebeband
auf die Wickeltrommel 4 aufgebracht sein.
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Wenn die Papierbahn 2 in
mehrere Bahnen unterteilt werden soll, wird die Schneideinrichtung abgesenkt
und in Betrieb gesetzt. Die sekundären Wagen 24 sind
nun aufeinanderfolgend auswärts
von der Oberflächenwickeltrommel 8 positioniert,
um einen konstanten Eindruck in dem endlosen Band 9 zu erhalten.
Die erste Sekundäreinheit 19 bewegt
sich horizontal entlang der Gestellelemente 6, 7,
wenn die Papierrolle wächst,
während
die zweite Sekundäreinheit 20 beginnt,
sich stromaufwärts
in Richtung der Oberflächenwickeltrommel 8 zu
bewegen. Dank des Abstands, der zwischen den Sekundäreinheiten 19, 20 mit
Hilfe der Funktion des Positionsbestimmers 44, wobei der
Positionsbestimmer 44 eine Durchlassfreigabestellung einnimmt,
erhalten ist, passiert sie unter der wachsenden Rolle 3.
Nach dem Durchgang, wenn die zweite Sekundäreinheit 20 ihre oberste
stromaufwärtige
Position erreicht hat, werden die zu der zweiten Sekundäreinheit 20 zugehörigen Schwenkeinheiten 34 in
ihre oberste Stellung gedreht, woraufhin der Positionsbestimmer 44 erneut
in Produktionsposition eingestellt wird, indem der Aktuator 45 den
Hebeblock 46 in seine vordere Position bewegt. Die Senkarme
werden erneut angehoben, um eine neue leere Wickeltrommel 4 aufzunehmen. In
der Zwischenzeit hat die wachsende Rolle 3 ihre entgültige Größe erreicht
und ist an der Bremsstation angekommen. Die Rolle 3 wird
auf etwa 20% der Produktionsgeschwindigkeit verlangsamt, woraufhin
die Zentralantriebseirichtung gelöst wird. Die Antriebseinrichtung
wird dann vollständig
gestoppt und die Rolle wird zu dem Rollenhandhabungsteil (nicht
gezeigt) des Aufrollers 1 überführt. Der Prozess beginnt dann
erneut.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
fährt das
Band fort, die Papierbahn zu halten und zu der fertigen Papierrolle
anzutreiben, während
gleichzeitig die neue Wickeltrommel in Kontakt mit dem Band kommt
und die Papierbahn um die neue Wickeltrommel gewickelt wird, was
in US-5,531,396 genauer beschrieben ist. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel,
das nicht gezeigt ist, ist die neue Wickeltrommel in Kontakt mit
dem endlosen Band, während
die fertige Rolle das Band auf ihrer Reise stromabwärts verlässt.
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In dem zuvor beschriebenen und in
den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst die Halteeinrichtung eine Oberflächenwickeltrommel 8 und
ein Band 9. Es ist zudem möglich, dass die Halteeinrichtung
in einem ersten Extremfall lediglich aus der Oberflächenwickeltrommel 8 ohne
die Verwendung irgendeines Bands besteht, wie in einem herkömmlichen
Trommelwickler. In dem anderen Extremfall kann die Halteeinrichtung und
auch das Band 9 zudem eine Walze in Form einer Führungswalze
aufweisen, wobei in diesem Fall die Konfiguration so ist, dass sowohl
das Wickeln der Bahn 2 um eine neue Wickeltrommel 4 und
das fortgesetzte Aufwickeln der Bahn 2 auf der Wickeltrommel 4 gegen
einen Abschnitt des Bands 9 ausgeführt werden, der nicht unmittelbar
abgestützt
ist. Die Führungswalze 8 arbeitet
somit nicht als Oberflächenwickeltrommel.
Wenn ein Band verwendet wird, kann der Nasenabschnitt abwärts geneigt
sein, wie in den 1 und 2 gezeigt ist, oder es kann
ein vertikaler Abschnitt sein, der jedoch nicht gezeigt ist. Alternativ kann
das Band 9 um die Oberflächenwickeltrommel 8 verlaufen
und von dort in Richtung der Trockenpartie der Tissue-Maschine laufen.