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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
in einer Wickelstation beim Verändern
der Papierbeschaffenheit, d. h. in einer Situation der Qualitätsveränderung.
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Beim Verändern der Papierbeschaffenheit werden
eine oder mehrere Eigenschaften des Papiers verändert. Die Zusammensetzung
des von dem Stoffauflaufkasten gelieferten Papierstoffs kann verändert und/oder
der Papier-Herstellungsprozess kann
anderweitig verändert
werden, um der neuen Beschaffenheit zu entsprechen. Während der Änderung
tritt eine Unterbrechung in der Produktion des zum Verkauf oder
zur weiteren Bearbeitung geeigneten, gefertigten Papiers auf, wobei
die während
dieser Zeit auflaufende Papierbahn als Ausschuss gehandhabt wird.
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Im Stand der Technik wird die Beschaffenheitsänderung
auf folgende Weise ausgeführt:
wenn der letzte Wickel einer bestimmten Beschaffenheit auf einem
Wickelzylinder voll geworden ist, wird der Wickel auf normale Weise
ausgewechselt und der Herstellungsablauf wird derart verändert, dass
eine oder mehrere Eigenschaften des herzustellenden Papiers verändert werden.
Papier, das während
der Beschaffenheitsänderung
produziert wird und noch nicht den Anforderungen an die neue Beschaffenheit genügt, wird
an der Sohle des neuen Wickels aufgewickelt. Wenn sich die neue
Beschaffenheit stabilisiert hat, d. h. den für sie gesetzten Anforderungen entspricht,
wird dieser Punkt auf irgendeine Weise an der Stirnseite der Walze
gekennzeichnet. Demnach ist es im weiteren Verfahrensablauf bekannt,
welcher Teil des Wickels aus Ausschussmaterial besteht, wobei dieser
Innenteil des Wickels in einen Pulper abgegeben werden kann. Während des
weiteren Verfahrensablaufs des Wickels erfordert dieses Verfahren zusätzliche
Arbeit sowohl beim Auf- als auch beim Abwickeln. Der Teil des Wickels,
der nicht den Anforderungen an die neue Beschaffenheit genügt, muss entfernt
werden, indem er von dem Wickel in einem separaten Arbeitsgang abgeschnitten
wird, der als "slabbing" bekannt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen
neuen Ablauf bei der Beschaffenheitsänderung aufzuzeigen, wobei
die Beschaffenheitsänderung
in einer gesteuerten Weise ohne Verschwendung von Arbeitskraftressourcen
für eine
externe Wickel-Handhabung ausgeführt werden
kann. Zum Erfüllen
dieser Aufgabe ist die Erfindung primär durch das gekennzeichnet,
was in den beigefügten
Ansprüchen
dargelegt ist.
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Für
das Verfahren ist es charakteristisch, die Papierbahn zur Bildung
von Ausschussmaterial zu führen,
anstelle es während
der Beschaffenheitsänderung
an einen Wickel in einer Wickelstation zu führen, wenn sich die neue Beschaffenheit
noch nicht stabilisiert hat. Die Länge einer derartigen Bahn mit Beschaffenheitsänderung,
bei der sich die Eigenschaften allmählich ändern, um der neuen Beschaffenheit
zu entsprechen, kann mehrere Kilometer betragen, was von der Laufgeschwindigkeit
und der Dauer der Beschaffenheitsänderung abhängt. Durch das Führen der
eine Beschaffenheitsänderung
aufzeigenden Bahn als Ausschuss, d. h. direkt an einen Pulper, wird
nach der Beschaffenheitsänderung
ein neuer Wickel erhalten, der eine für den nächsten Schritt eines weiteren
Verfahrensablaufs vollständig brauchbare
Bahn aufweist, ohne unerwünschtes
Beschaffenheitsmaterial von diesem entfernen zu müssen, womit
ein Abwickeln nicht unterbrochen werden muss. Mit Hilfe der Erfindung
ist es möglich,
Fertigungs-Wickel herzustellen, die von der Achse bis zur Außenfläche dieselbe
Beschaffenheit aufweisen, unabhängig
davon, ob der Wickel der erste Wickel nach einer Beschaffenheitsänderung
ist oder ob dem Wickel bereits mehrere Wickel vorangegangen sind,
die mit derselben Beschaffenheit gewickelt wurden. Im Hinblick auf
die praktische Umsetzung einer Beschaffenheitsänderung wird überdies
Bezug auf die internationale Anmeldung unter der Veröffentlichungsnummer
WO 99/04090 Bezug genommen, deren Veröffentlichungsdatum zeitlich
hinter dem Prioritätsdatum
der vorliegenden Anmeldung liegt.
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Im Folgenden wird die Erfindung in
größerem Detail
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen
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1 eine
Wickelstation einer Papiermaschine in einer Seitenansicht zeigt,
und
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2 den
Ablauf einer Beschaffenheitsänderung
in einem Fließschema
darstellt.
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1 zeigt
eine bekannte Wickelstation in einer Papiermaschine, bei der eine
aus vorangehenden Verfahrensstufen des Papierherstellungsprozesses
oder von einem Papier-Nachbehandlungsverfahren kommende kontinuierliche
Bahn W auf einen Fertigungs-Wickel R aufgewickelt
wird. Die Bahn W wird über
einen Wickelzylinder 1 geführt und über eine am Außenumfang
bewegte Oberfläche
einer Bahn-Führungsvorrichtung
an den Wickel R, wie beispielsweise über einen rotierbaren Wickel-Pressspalt
zwischen dem Wickelzylinder und dem Wickel, auf den Wickel gewickelt.
Der Kern des Wickels ist durch eine Wickelspule 2 gebildet,
die mit einem Achsantrieb gedreht wird und an ihren Enden in Richtung
zum Wickelzylinder 1 mittels Kraftbeaufschlagungs-Vorrichtungen
betastet wird, die als solche bekannt sind. Unterhalb des Wickelzylinders 1 befindet
sich ein Pulper P, ein sog. Trockenend-Ausschusspulper,
der in diesem Beispiel zu einem Maschinenkalander K vor
der Wickelstation gehört.
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Eine Erst-Wickelvorrichtung ist mit
der Bezugsziffer 3 gekennzeichnet, die um eine Achse parallel
zur Rotationsachse des Wickelzylinders 1 drehbar angeordnet
ist und die eine leere Wickelspule 2 in Verbindung mit
dem Wickelzylinder 1 bringt.
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Die Enden der Wickelspule 2 ruhen
auf Wickelschienen 4 und sind an einen Wickelträger 5 gekoppelt,
der durch die Kraftbeaufschlagungsvorrichtungen in der Richtung
der Wickelschienen bewegbar ist. Die Kraftbeaufschlagung kann auch über einen
anderen Mechanismus an die Wickelspule 2 übertragen
werden.
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Die Wickelstation arbeitet kontinuierlich,
derart, dass die aus dem Verfahren stammende Papierbahn auch während des
Wickelwechsels mit der Produktionsgeschwindigkeit läuft, d.
h. dass der Wickel durch Trennen der auf den vollen Wickel laufenden Bahn
gewechselt wird, wobei das Führungsende
der Bahn um eine neuen, leere Wickelspule mit der vollen Produktionsgeschwindigkeit
der Papierbahn geführt
wird.
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Vor dem Wickelzylinder befinden sich
eine oder mehrere Messvorrichtungen M zum Messen von einer
oder mehreren Eigenschaften der herzustellenden Bahn und somit auch
von Eigenschaften, die eine Beschaffenheitsänderung aufzeigen. Die Messvorrichtungen
können
Sensorköpfe
sein, die in einer bekannten Weise über die sich bewegende Bahn
bewegt werden und an einem Messrahmen befestigt sind, der sich über die
Bahn erstreckt.
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Es folgt eine Beschreibung einer
Ausführungsform
der Erfindung. Vor dem In-Gang-Setzen der
Abfolge einer Beschaffenheitsänderung
erzeugt die Papiermaschine eine Beschaffenheit A für Papier, wie
es auf einen Fertigungswickel R aufgewickelt wird. Die
Abfolge der Beschaffenheitsänderung
wird an der Wickelstation gestartet, wenn der letzte geforderte
Wickel der Beschaffenheit A nahezu vollständig ist. Der Wickel wird von
dem Wickelzylinder 1 getrennt, wonach dieser verlangsamt
wird, wobei die lose Bahn in Richtung des Pulpers läuft und
zerkleinert wird. Während
der Stufe des Verlangsamens des Wickels wird zuletzt eine leere
Wickelspule 2 in einen Pressspalt-Kontakt mit dem Wickelrylinder 1 gebracht.
Der Pressspalt-Kontakt, der zum Zeitpunkt der Bahnabtrennung existieren
muss, wird zur Sicherung einer ausreichenden Bahnspannung, bzw.
eines Bahnzuges vor dem Aufwickeln und für eine zuverlässige Führung des
Verfahrens während
der Beschaffenheitsänderung
verwendet. Veränderungen
in der Papierbahn können
unmittelbar nach dem Abtrennen der Bahn oder möglichennreise bereits unmittelbar
kurz davor gestartet werden, wobei die Verzögerung aufgrund des Veränderungspunktes
im Verfahren und der Laufgeschwindigkeit in Betracht gezogen werden,
nach welcher die Änderung
in der zur Wickelstation kommenden Bahn erscheinen wird. Während der
Abfolge produziert die Papiermaschine einen die Beschaffenheitsänderung aufzeigenden Ausschuss,
der unmittelbar oder mit einer Verzögerung als eine Bahn mit voller
Breite von der Wickelstation direkt zu dem Pulper P genauso
wie von diesem weg läuft,
beispielsweise an eine Gautschgrube und weiter an eine Ausschussverarbeitung.
Die von dem Wickelzylinder 1 an den Pulper P laufende
Bahn W ist mit einer gestrichelten Linie gezeigt. Wenn
sich eine neue Beschaffenheit B stabilisiert hat, d. h. wenn sie
die Qualitätsanforderungen
für die
Beschaffenheit erfüllt,
wird die Bahn auf eine neue, leere Wickelspule ausgewechselt und
das Wickeln des ersten die Beschaffenheit B aufweisenden Fertigungs-Wickels wird
gestartet. Nach der Abfolge der Beschaffenheitsänderung produziert die Papiermaschine
Papier mit der Beschaffenheit B, das auf darauf folgende Fertigungs-Wickel
aufgewickelt wird, indem die Bahn von fertig gestellten Wickeln
auf neue Wickelspulen gewechselt wird.
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Die Abfolge der Beschaffenheitsänderung der
Wickelstation macht es möglich,
die für
die Beschaffenheitsänderung
erforderlicherweise geänderten
Variablen der Papiermaschine automatisch oder manuell einzustellen,
und auch die Mess-Signale
zu verwenden, die durch die Messvorrichtung an einem sich quer zur
Laufrichtung der Bahn erstreckenden Online-Messträger geliefert
werden, wobei Produktionszeit der Maschine in der Situation der
Beschaffenheitsänderung
eingespart wird. Wenn die Abfolge der Beschaffenheitsänderung
der Wickelstation als ein Teil des Arbeitsprozesses der Papiermaschine
integriert ist, ist es möglich,
die Produktion genauer und effizienter als gegenwärtig zu
steuern.
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Die Abfolge der Beschaffenheitsänderung kann
als ein manueller Verfahrenslauf von dem lokalen Steuerpult der
Wickelstation ausgeführt
werden. Sie kann ebenso als eine vollautomatische Funktion in der
Maschine implementiert sein. 2 zeigt
die Abfolge der Beschaffenheitsänderung
in einem Fließbild.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit zeigt 1 auch einige Elemente des
Pulpers P wie beispielsweise geneigte Wassersprüher 6 (sloap-water-showers),
Folge-Wassersprüher 7 (follower-watershowers)
und möglicherweise
andere Wasser-Sprüheinrichtungen
B. Eine Steuervorrichtung (lichtempfindliche Zelle), die unterhalb
des Wickelzylinders 1 angeordnet ist und die in den Pulper
eintretende Bahn messtechnisch aufnimmt, ist mit der Bezugsziffer 9 gekennzeichnet.
Eine zweite Steuervorrichtung, die vor dem Wickelzylinder 1 angeordnet
ist und die ebenso in Form einer lichtempfindlichen Zelle ausgeführt sein
kann, ist mit der Nummer 10 gekennzeichnet. Die Nummer 11 bezieht
sich auf Luftgebläse-Einrichtungen, die
in dem oberen Teil des Pulpers angeordnet sind und mit einem Gebläse in Verbindung
stehen, um zu gewährleisten,
dass keine feuchte Luft von dem Pulper in die Maschinenhalle gelangt, und
die Nummer 12 bezieht sich auf eine Abzugspumpe, die zum
Abpumpen der Ausschuss-Pulpe von dem Pulper an beispielsweise ein
Papierstoff-Handhabungssystem vorgesehen ist.
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In der Startsituation befindet sich
die Papiermaschine in einem normalen Laufzustand, wobei die altbeschaffene
Bahn auf einen Fertigungs-Wickel R für die letzten Momente läuft, bevor
die Papierbeschaffenheit auf eine neue geändert wird, die von der vorausgehenden
mit Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften abweicht, was das
Flächengewicht, die
Farbe, die Papierstoffzusammensetzung oder eine andere Eigenschaft
sein kann, die zum Definieren einer Papierbeschaffenheit verwendet
wird. Der Produktionsteil, der nicht den neuen Qualitätsanforderungen
während
der Beschaffenheitsänderung
genügt,
wird unmittelbar an die Wickelstation hin zum Ausschuss geführt, derart,
dass sowohl Arbeitskraft als auch die Kapazität der Ausschusshandhabung für wichtigere
Zwecke der Produktionslinie eingespart werden. Vor der Änderungssituation
der Wickelstation startet die Bedienperson die Beschaffenheitsänderungs-Abfolge
am Anzeigegerät
des Steuerraums, was zum Starten der beispielsweise folgenden Abfolge
von Arbeitsgängen
vor dem Moment der Änderung
führt:
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- 1) Der Pulper P der Wickelstation wird gestartet,
d. h. die Funktionen in dem Pulper werden gestartet, die es ermöglichen,
dass die Bahn mit voller Breite von dem Wickelzylinder nach unten
an den Pulper läuft, wie
beispielsweise
- - das Pulper-Rührwerk
wird gestartet,
- – die
Folge-Wassersprüheinrichtungen
werden aufgedreht,
- – die
Neigungs-Wassersprühanlagen
werden aufgedreht,
- – die
Abzugspumpe wird eingeschaltet,
- – das
Abluftgebläse
wird eingeschaltet (typischerweise ist das Abluftgebläse bei eingeschaltetem
Pulper immer eingeschaltet),
- – das
Ausschuss-Handhabungssystem wird auf eine Beschaffenheitsänderungs-Situation
umgeschaltet, bei der beispielsweise ein Anteil der Pulpe von dem Pulper
der Wickelstation schneller in die Gautschgrube oder anderswo hin
in dem Verfahren gepumpt wird.
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Die Abzugspumpe des Pulpers kann
gesteuert sein, beispielsweise durch eine Pegelsteuerung, wobei
sie gemäß dem Auffüllen des
Pulpers P eingeschaltet wird.
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- 2) Die Steuerung der Bahnabtrennung wird von der Beschaffenheitsänderungs-Situation
informiert.
- 3) Der Antrieb der Erst-Wickelvorrichtung beschleunigt eine
leere Wickelspule 2 auf die Laufgeschwindigkeit der Bahn.
- 4) Im Moment der Beschaffenheitsänderung wird die Erst-Wickelvorrichtung 3 auf
eine Einzugs-Position gedreht, und der Pressspalt zwischen der leeren
Wickelspule 2 und dem Wickelzylinder 1 wird geschlossen,
wenn die Erst-Wickelvorrichtung 3 den
Einzugswinkel erreicht, der zum Neubeginn eines Wickelns verwendet
wird und für
die Arbeitsweise der beim Einzug verwendeten Wechselvorrichtung
geeignet ist.
- 5) Das Gebläse
des Luftabstreichers (Abstreicher des Wickelzylinders 1)
wird gestartet.
- 6) Das Folgegebläse
des Pulpers P wird gestartet.
- 7) Die Andruckvorrichtung wird in eine Arbeitsposition in Kontakt
mit der Oberfläche
des Wickels R bewegt, wonach der Wickelträger 5 und
der volle Fertigungs-Wickel R mit ihm auf den Schienen
an das Trockenende in einer Entfernung zu dem Wickelzylinder 1 geführt werden.
- 8) Während
der Bewegung des Wickelträgers 5 wird der
Achsantrieb in dem Träger
verlangsamt, und wenn jeweils die Drehgeschwindigkeiten der Wickelspule 2 und
des Wickels R verlangsamt sind, fällt die losgelöste Bahn
von dem Wickelzylinder 1 zu dem Pulper P und die
Bahn wird abgetrennt. Die in die Wickelstation eintretende gesamtbreite
Bahn beginnt nun in voller Breite von dem Wickelzylinder 1 nach unten
zu dem Pulper P zu laufen.
- 9) Wenn die Steuerung der Bahnabtrennung an der Wickelstation
feststellt, dass die Bahn nach unten zu dem Pulper P fällt, wird
die Berechnung der Produktion an das Mühlensystem gestoppt. Die Beschaffenheitsänderung
selbst kann als eine automatische Funktion des Verfahren-Steuercomputers (XD-Funktion)
oder durch manuelle Veränderung
der Steuerparameter ausgeführt
werden. Die Sensorköpfe
des vor der Wickelstation angeordneten Messrahmens fahren mit einem
Abtasten in normaler Weise fort und registrieren Veränderungen,
die sich in dem Produkt vollziehen.
- 10) Der Wickelträger 5 wird
an die Abnahmeposition des vollen Wickels R geführt, wobei
vorzugsweise der Achsantrieb oder eine mechanische Bremse den vollen
Fertigungs-Wickel anhält.
- 11) Nachdem der volle Wickel R angehalten wurde, wird die Kupplung
des Achsantriebs freigegeben und die Führungen des Wickelträgers 5 werden
abwärts bewegt,
wobei die volle Wickelspule 2 in eine Stopp-Station rollt.
Sekundäre
Klemmbacken werden abwärts
bewegt und die Führungen
angehoben.
- 12) Die zum Einziehen in der Wickelstation verwendete Wechselvorrichtung,
beispielsweise eine Wechsel-Gebläsevorrichtung,
wie beispielsweise ein Schwanenhals, wird in die Arbeitsposition
geführt.
- 13) Wenn das Produkt die Qualitätsanforderungen der neuen Beschaffenheit
(Daten von dem Messrahmen) erfüllt,
wird die Bahn mit der Wechselvorrichtung auf die neue Wickelspule 2 gewechselt.
Der Wechsel kann manuell oder mittels einer Automationseinrichtung
auf gesteuerte Weise vollzogen werden, wonach die Wechselvorrichtung
in ihre Ursprungsposition zurückkehrt.
- 14) Nach dem Wechsel wird die Bahn nicht länger in den Pulper geführt. Die
Steuerung des Pulpers P kehrt zu dem Status entsprechend
der Situation vor dem Beginn der Abfolge einer Beschaffenheitsänderung
zurück.
Die Luft-Abstreichvorrichtung und das Folgegebläse des Pulpers werden ebenso
abgeschaltet.
- 15) Das Mühlensystem
beginnt mit der Berechnung der Produktion, wenn der Durchmesser
der Erst-Wickelvorrichtung 3 ansteigt und/oder der Wechsel
mit der Wechselvorrichtung vollzogen wird.
- 16) Die Erst-Wickelvorrichtung 3 wird auf die Wickel-Schienen
gerichtet.
- 17) Der Wickelträger 5 schaltet
auf Kraftbeaufschlagung, und der Achsantrieb wird auf die Laufgeschwindigkeit
der Bahn beschleunigt.
- 18) Das Drehmoment und die beaufschlagte Kraft werden von der
Erst-Wickelvorrichtung 3 auf
den Wickelträger 5 verändert.
- 19) Die Abfolge der Beschaffenheitsänderung wird beendet und mit
dem Wickeln wird gemäß dem normalen
Verfahrensablauf fortgefahren.
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Diese Abfolge der Beschaffenheitsänderung kann
ebenso automatisch gestartet werden, wenn sie in dem Produktions-Steuersystem
automatisiert worden ist.
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Die obige Beschreibung enthält so viele
wie mögliche
Schritte der Abfolge einer Beschaffenheitsänderung. Alle Schritte müssen jedoch
nicht notwendiger Weise in der oben beschriebenen Weise ausgeführt werden,
wobei einige weniger wichtige Schritte ausgelassen werden können. In
einer zusammengefassten Weise sind die wesentlichen Schritte wie folgt:
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- A) Starten der Funktionen des Pulpers, die während der
Beschaffenheitsänderung
erforderlich sind.
- B) Freigeben des Wickels mit aufgenommener alter Beschaffenheit
von dem Wickelzylinder und verlangsamen des Wickels.
- C) Führen
der gesamtbreiten Bahn in den Pulper, nachdem die Bahn abgetrennt
wurde.
- D) Verändern
der Prozessparameter für
eine Beschaffenheitsänderung
in einer Weise, dass eine oder mehrere Eigenschaften verändert werden,
die den Papierbahn-Wechsel charakterisieren.
- E) Wechseln der Papierbahn auf eine neue Wickelspule nach der
Beschaffenheitsänderung.
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Von den oben erwähnten Schritten finden die Schritte
B und C in aufeinander folgender Weise statt, wobei der Schritt
C eine unmittelbare Auswirkung des Schrittes B ist. Die anderen
Schritte werden ebenso bevorzugter Weise in der oben beschriebenen
Anweisung ausgeführt.
Wenn die während
der Beschaffenheitsänderung
geforderten Funktionen des Pulpers rechtzeitig gestartet werden,
ist der Pulper sofort bereit, die in dem Pulper mit Laufgeschwindigkeit
geführte
Bahn aufzunehmen. Ohne sich von der Grundidee der Erfindung zu entfernen,
ist es ebenso möglich,
den Schritt A gleichzeitig oder mit kleiner Verzögerung nach dem Schritt B auszuführen. Gleichermaßen könnte der
Schritt D im Prinzip gleichzeitig mit dem Schritt B ausgeführt werden, wenn
die Veränderungen
in den Parametern keine Zeit benötigen,
um die noch auf den Wickel laufende Bahn für eine kurze Zeit nach der
Freigabe zu beeinflussen.
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Die Erfindung kann insbesondere in
Verbindung mit einer Papiermaschine angewendet werden, jedoch ebenso
in einer Maschine zur Nachbehandlung von Papier, wenn die Art und
Weise der Behandlung und dadurch die Beschaffenheit verändert wird, wenn
ein Ausschuss-Handhabungssystem mit geeigneter Kapazität zur Verfügung steht,
wobei zu verstehen ist, dass eine Papierherstellung in diesem Kontext
auch die Herstellung von gefertigtem Papier in einem Nachbehandlungsverfahren
umfasst. Der Ausdruck Papierbahn ist hierin verwendet worden, um sich
auf alle kontinuierlichen Bahnen zu beziehen, die ungeachtet ihres
Flächengewichts
aus einem Fasermaterial gemacht sind.