EP0799337B1

EP0799337B1 - Wickelvorrichtung

Info

Publication number: EP0799337B1
Application number: EP96933299A
Authority: EP
Inventors: Marcel Siegenthaler; Christian SPÖRRI; Werner Graber
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 1995-10-23
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 2002-01-30
Anticipated expiration: 2016-10-18
Also published as: JP4210329B2; US6490762B1; WO1997015707A1; DE19539365A1; CN1166188A; DE59608676D1; JPH10511632A; CN1066785C; EP0799337A1

Abstract

Bei einer Wickelvorrichtung (10) zur Erzeugung eines Wattenwickels (12) wird die Watte (14) auf eine von einem umlaufenden, endlosen Riemen (18) angetriebene Hülse (H) aufgewickelt, die um eine feste Achse (A) drehbar in einer zwischen zwei Umlenkrollen (R1, R2) gebildeten Schleife (20) des durch eine Spanneinrichtung (22) gespannten Riemens (18) angeordnet ist. Die um eine feste Achse (A) drehbare Hülse sowie die beiden Umlenkrollen (R1 und R2) sind derart bemessen und relativ zueinander angeordnet, daß die Schleife (20) zu Beginn des Wikelvorgangs die Hülse (H) mit einem anfänglichen minimalen Umschlingungswinkel umgibt, der gleich oder größer als 120° und vorzugsweise gleich oder größer als 180° ist. Zur Erzeugung einer vom Wickeldurchmesser abhängigen Spannkraft ist die Spanneinrichtung (22) mit einer Steuereinrichtung (28) gekoppelt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung zur Erzeugung eines Wattenwickels, bei der die Watte auf einen von einem umlaufenden, endlosen Riemen angetriebenen Kern aufgewickelt wird, der um eine feste Achse drehbar in einer zwischen zwei Umlenkrollen gebildeten, mit zunehmendem Wattenwickel größer werdenden Schleife des durch eine Spanneinrichtung gespannten Riemens angeordnet ist.

Bei einer aus der GB 329 871 bekannten Wickelvorrichtung dieser Art liegt der Riemen zu Beginn des Wickelvorgangs lediglich an einem geringen Teil des Kernumfangs an. Der Umschlingungswinkel beträgt weniger als 60°. Das Spannen des Riemens erfolgt über einen Winkelhebel, an dessen einem Arm eine vom Riemen umschlungene Umlenkrolle und an dessen anderem Arm ein Gewicht angeordnet ist, das zur Einstellung der Spannkraft manuell verstellbar ist.

Bei dieser bekannten Wickelvorrichtung kann aufgrund der lokalen Belastung des Wattenwickels eine Art Walkeffekt auftreten, der zur Folge hat, daß verschiedene Wickellagen gegeneinander verschoben werden. Infolge der Reibung kann es hierbei zu einem Verfilzen der Watte kommen, was Probleme beim Abwicklen des Wickels mit sich bringt und zu Qualitätseinbußen führen kann.

Aus der GB-PS 680,464 ist eine weitere Vorrichtung zur Wickelbildung mittels eines Riemens bekannt. Hierbei liegt die Hülse, auf welche die Watte aufgewickelt wird, lose in der Riemenschlaufe. Dadurch entfernt sich die Hülse bei grösser werdendem Wickeldurchmesser von den Zuführwalzen. Bei dieser Vorrichtung ist einerseits das exakte Aufeinanderlegen der einzelnen Wattebahnen nicht gewährleistet und andererseits ist die Einleitung einer dem jeweiligen Wickeldurchmesser angepassten Druckkraft während der Wickelbildung nicht möglich.

Ziel der Erfindung ist es, eine Wickelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfachem Aufbau die Herstellung qualitativ hochwertiger, problemlos abwickelbarer Wattenwickel ermöglicht.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der um eine feste Achse drehbare Kern und die beiden Umlenkrollen derart bemessen und relativ zueinander angeordnet sind, daß die Schleife zu Beginn des Wickelvorgangs den Kern mit einem anfänglichen minimalen Umschlingungswinkel umgibt, der gleich oder größer als 120° und vorzugsweise gleich oder größer als 180 ° ist, und daß die Spanneinrichtung zur Erzeugung einer vom Wickeldurchmesser abhängigen Spannkraft mit einer Steuereinrichtung gekoppelt ist.

Nachdem der um eine feste Achse drehbare Kern bereits zu Beginn des Wickelvorgangs über einen großen Bereich, d.h. mit einem größeren Umschlingungswinkel vom Riemen umgeben ist, wird der entstehende Wattenwickel von vornherein wesentlich gleichmäßiger belastet. Zudem kann einer möglichen Eibildung während des Wickelaufbaus auf wirksame Weise durch eine entsprechende Anpassung der Spannkraft an den jeweiligen Wickeldurchmesser entgegengewirkt werden. Trotz der feststehenden Achse des Kerns kann das Auftreten eines Walkeffekts praktisch ausgeschlossen werden. Damit wird auch vermieden, daß verschiedene Wattenlagen gegeneinander verschoben werden und die Watte verfilzt. Im Ergebnis wird ein qualitativ hochwertiger Wickel erzeugt, der für eine weitere Verarbeitung der Watte problemlos abwickelbar ist.

Insbesondere im Hinblick auf eine möglichst geringe Blasenbildung und ein weiter verbessertes Abwickelverhalten ist es von Vorteil, wenn die Spanneinrichtung so durch die Steuereinrichtung beaufschlagt ist, daß die Spannkraft bis zum Erreichen einer vorgebbaren Wickelgröße mit zunehmendem Wickeldurchmesser abnimmt. Hierbei nimmt die Spannkraft bis zum Erreichen der vorgebbaren Wickelgröße mit dem zunehmenden Wickeldurchmesser vorzugsweise linear ab. Durch das anfänglich härtere Wickeln mit höherer Kraft wird die Plastizität des Wickels reduziert, und der Wickel wird in sich stabiler, was sich positiv sowohl auf das Abwickelverhalten als auch auf die Qualität auswirkt.

Von Vorteil ist ferner, wenn die vorgebbare Wickelgröße kleiner als die endgültige Wickelgröße gewählt und die Spannkraft ab der vorgebbaren Wickelgröße bis zum Erreichen der endgültigen Wickelgröße konstant gehalten ist. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, die Spannkraft während des überwiegenden Teils des Wickelvorgangs mit zunehmendem Wikkeldurchmesser zu reduzieren und erst zum Ende des Wickelvorgangs hin bis zum erreichen der endgültigen Wickelgröße auf einem Wert ungleich Null konstant zu halten.

Die Steuereinrichtung, bei der es sich vorteilhafterweise um eine elektronische Steuereinrichtung handelt, kann mit einem Sensor gekoppelt sein, der unmittelbar den Wickeldurchmesser erfaßt. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, eine die einlaufende Wattenlänge erfassende Meßeinrichtung vorzusehen, um der Steuereinrichtung ein für den Wickeldurchmesser repräsentatives Signal zu liefern.

Bei einer praktisch bevorzugten Ausführungsvariante umfaßt die Spanneinrichtung eine Spannrolle mit zugeordneter Linearführung. Hierbei wird der Riemen zweckmäßigerweise in einer Ebene gespannt, die parallel zu der Ebene ist, die die Achsen der beiden zwischen sich die Schleife bildenden Umlenkrolle enthält. Insbesondere im Hinblick auf eine möglichst präzise Steuerung der Spannkraft ist es auch von Vorteil, wenn der Riemen die Spannrolle unabhängig von deren Stellung stets mit einem Umschlingungswinkel von 180° umgibt. In diesem Fall verlaufen die beiden einander gegenüberliegenden Riemenabschnitte im Bereich der Spannrolle stets parallel zueinander, wodurch u.a. eine präzisere Steuerung der Spannkraft ermöglicht wird. Die Verstellung der Spannrolle kann über einen mit der Steuereinrichtung gekoppelten elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb erfolgen, wobei dieser Antrieb zweckmäßigerweise eine Zylinder/Kolben-Einheit umfassen kann.

Der Riemen ist zweckmäßigerweise über wenigstens eine der Umlenkrollen angetrieben. Zur Steuerung oder Regelung der Riemenantriebsgeschwindigkeit kann auch der Riemenantrieb mit der Steuereinrichtung gekoppelt sein. Die Riemenantriebsgeschwindigkeit kann mit dem Wickeldurchmesser variieren und beispielsweise mit zunehmendem Wickeldurchmesser abnehmen. Die Steuerung oder Regelung kann so vorgesehen sein, daß die Riemenantriebsgeschwindigkeit zu Beginn eines jeden Wickelvorgangs von Null auf einen vorgegebenen Wert erhöht wird. Der Riemenantrieb kann über einen Umrichter oder dergleichen frequenzgesteuert sein. Es ist auch denkbar, die Riemenantriebsgeschwindigkeit zumindest zeitweise konstant zu halten.

Ist der Kern durch eine Hülse gebildet, so kann diese beispielsweise auf Ansätzen zweier einander gegenüberliegender Wickelscheiben aufgesetzt sein, zwischen denen sie vorzugsweise eingespannt wird.

Die beiden zwischen sich die Schleife bildenden Umlenkrollen sind zum Auswerfen des Wattenwickels durch gleichzeitiges Spannen des Riemens vorzugsweise relativ voneinander entfernbar.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist das beispielsweise durch Ausfahren, Verschwenken und/oder dergleichen erfolgende Entfernen wenigstens einer der Wickelscheiben, das Auswerfen des Wattenwickels, das Abführen des Wattenwickels zu einer Transporteinrichtung oder dergleichen und/oder das Einführen und Einspannen einer neuen Hülse zumindest teilweise automatisiert und wiederum durch die Steuereinrichtung gesteuert.

Zur Vermeidung elektrostatischer Aufladungen ist vorteilhafterweise ein aus Kevlar endlos gewickelter Riemen vorgesehen.

Die Wickelvorrichtung ist insbesondere in der Kämmerei verwendbar, wo sie beispielsweise aus einem Streckwerk auslaufendes, über Kehrbleche, Kalanderwalzen und/oder dergleichen zugeführtes Vlies aufnimmt. Der fertige Wickel wird dann anschließend einer Kämmaschine zugeführt.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungsvarianten der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung des Grundaufbaus einer Wickelvorrichtung, wobei diese sowohl in der Phase zu Beginn des Wickelvorgangs als auch in der Phase am Ende des Wickelvorgangs dargestellt ist,
Figur 2: eine vereinfachte Darstellung der in Figur 1 gezeigten Wickelvorrichtung in der Phase zu Beginn des Wickelaufbaus,
Figur 3: einen Teilschnitt entlang der Linie I-I der Figur 2,
Figur 4: eine Figur 2 entsprechende Darstellung mit angegebenen Umschlingungswinkeln,
Figur 5: eine vereinfachte Darstellung der in Figur 1 gezeigten Wickelvorrichtung in der Phase am Ende des Wickelvorgangs,
Figur 6: einen Teilschnitt entlang der Linie I-I der Figur 5 und
Figur 7: den Verlauf der Spannkraft in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser.

Figur 1 zeigt in rein schematischer Darstellung eine Wikkelvorrichtung 10 zur Erzeugung eines Wattenwickels 12. Grundsätzlich kann eine solche Wickelvorrichtung 10 dazu dienen, ein Vlies, einen Flor oder Watte aus Fasermaterial zu einem Wickel aufzurollen, bevor das Fasermaterial einer weiteren Behandlung unterzogen wird. So kann die Wickelvorrichtung beispielsweise in einer Kämmerei zur Aufnahme eines aus einem Streckwerk auslaufenden, über Kehrbleche, Kalanderwalzen und/oder dergleichen zugeführten Vlieses dienen, wobei der erzeugte Wickel anschließend einer Kämmaschine vorgelegt wird. Im folgenden ist im Zusammenhang mit dem zugeführten Fasermaterial der Einfachheit halber lediglich von Watte die Rede, was nicht in einschränkendem Sinne zu verstehen ist.

Der Wickelvorrichtung 10 wird Watte 14 über eine Wattezuführung 16 zugeführt, die im vorliegenden Fall durch ein am auslaufseitigen Ende gebogenes Blech gebildet ist.

Die Watte 14 wird auf eine als Kern dienende Hülse H aufgewickelt, die um eine feste Achse A drehbar gelagert ist. Diese Hülse H wird von einem umlaufenden, endlosen Riemen 18 angetrieben, durch den zwischen zwei Umlenkrollen R1 und R2 eine Schleife 20 gebildet wird, in der die Hülse H aufgenommen ist.

Im vorliegenden Fall wird der Wattenwickel 12 durch den Riemen 18 entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben, wie dies durch den Pfeil F angedeutet ist. Die den Wattenwickel 12 umschlingende Schleife 20 des Riemens 18 wird mit zunehmendem Wattenwickel 12 größer, wobei der Riemen 18 während des gesamten Wickelvorgangs durch eine Spanneinrichtung 22 gespannt wird. Diese Spanneinrichtung 22 umfaßt eine Spannrolle R4 mit zugeordneter Linearführung 24.

Der Riemen 18 ist über weitere Umlenkrollen R3 und R5 und die entlang der Linearführung 24 verstellbare Spannrolle R4 so geführt, daß er über die Spannrolle R4 in einer Ebene gespannt wird, die parallel zu der die Achsen der beiden Umlenkrollen R1 und R2 enthaltenden Ebene ist. In Figur 1 ist die Achse, entlang der die Spannrolle R4 verstellbar ist, als X-Achse bezeichnet.

Beim in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Umlenkrollen R1, R2, R3 und R5, die Spannrolle R4 und die Hülse H einen gleichen Durchmesser auf. Die Achsen der Rollen sowie der Hülse sind zueinander parallel. Die oben gelegenen Umlenkrollen R1 und R2 weisen einen vertikalen Abstand zu der weiteren Umlenkrolle R5 und der Spannrolle R4 auf, der größer als der maximale Durchmesser des Wattenwickels 12 ist.

Die beiden Umlenkrollen R1 und R2 einerseits sowie die Umlenkrolle R5 und die Spannrolle R4 andererseits liegen mit ihren Achsen jeweils in einer Horizontalebene. In der mit durchgezogenen Linien dargestellten Position der Rollen, die sich am Ende des Wickelvorgangs mit ihre linke Endposition einnehmender Spannrolle R4 und noch nicht nach außen verschwenkter Umlenkrolle R2 ergibt (die Umlenkrollen R1, R3 und R5 sind stationär), ist die untere linke Umlenkrolle R5 gegenüber der oberen linken Umlenkrolle R2 nach links versetzt. Die Spannrolle R4 ist in ihrer in Figur 1 mit durchgezogenen Linien dargestellten linken Endposition am Ende des Wickelvorgangs gegenüber der oberen Umlenkrolle R1 nach rechts versetzt, wobei der horizontale Abstand zwischen diesen Rollen R1 und R4 größer als der zwischen den Rollen R2 und R5 ist. Damit sind die Rollen R1, R2, R4 und R5 trapezförmig angeordnet, wobei der horizontale Abstand zwischen den Rollen R4 und R5 größer als der zwischen den Rollen R1 und R2 ist.

In dieser in Figur 1 mit durchgezogenen Linien dargestellten Rollenposition nimmt die Spannrolle R4 ihre linke Endposition ein. Ausgehend von dieser linken Endposition der Spannrolle R4 ist die darüber angeordnete weitere Umlenkrolle R3 um einen Betrag nach links versetzt, der von Rollenmitte zu Rollenmitte gemessen etwa gleich dem Radius der einen gleichen Durchmesser besitzenden Rollen R1 bis R5 entspricht. Der vertikale Abstand zwischen den Rollen R3 und R4 entspricht von Mitte zu Mitte gemessen etwa dem Rollendurchmesser. Damit ist sichergestellt, daß der Riemen 18 die Spannrolle R4 unabhängig von deren Stellung stets mit einem Umschlingungswinkel von 180° umgibt.

Der Riemen 18 wird beispielsweise über die linke untere Umlenkrolle R5 angetrieben, die in der Ebene liegt, in der der Riemen 18 gespannt wird.

Die linke obere Umlenkrolle R2 ist am oberen Ende eines Schwenkhebels 26 angebracht, der am anderen Ende um die Achse der linken unteren Umlenkrolle R5 schwenkbar gelagert ist. In Figur 1 ist mit strichpunktierten Linien die nach links ausgeschwenkte Position des Schwenkhebels 26 dargestellt, in der der volle Wattenwickel 12 ausgeworfen wird.

Die um die feste Achse A drehbare Hülse H und die beiden Umlenkrollen R1 und R2 sind derart bemessen und bei in die Arbeitsposition nach rechts verschwenktem Schwenkarm 26 so relativ zueinander angeordnet, daß die durch den Riemen 18 zwischen den Umlenkrollen R1 und R2 gebildete Schleife 20 die Hülse H zu Beginn des Wickelvorgangs mit einem anfänglichen minimalen Umschlingungswinkel umgibt, der vorzugsweise gleich groß oder größer als 120° und insbesondere gleich oder größer als 180°, im vorliegenden Fall etwa 180° ist. Dieser Verlauf der Schleife 20 am Anfang des Wickelvorgangs ist in Figur 1 durch punktierte Linien dargestellt. In dieser Phase nimmt die Spannrolle R4 ihre rechte Endposition ein. Während des Wickelvorgangs wird der Umschlingungswinkel, mit dem die Schleife 20 die Hülse H umgibt, größer. Die Spannrolle R4 wird nach links verlagert, bis sie nach vollendetem Wattenwickel 12 die mit durchgezogenen Linien dargestellte linke Endposition erreicht hat.

Die beiden oberen Umlenkrollen R1 und R2 sind zur Einstellung der Wickelvorrichtung vor der Inbetriebnahme in allen Richtungen einstellbar. Die Umlenkrolle R3 ist bombiert und in seitlichen Richtungen einstellbar. Die als Antriebsrolle dienende Umlenkrolle R5 ist nicht bombiert und nicht einstellbar. Der Antrieb kann insbesondere über eine Kupplung und ein Reduktionsgetriebe erfolgen. Der zugeordnete Motor kann frequenzgesteuert sein.

Die Spanneinrichtung 22 ist zur Erzeugung einer vom Wickeldurchmesser abhängigen Spannkraft mit einer vorzugsweise elektronischen Steuereinrichtung 28 gekoppelt. Beim in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein unmittelbar den Wickeldurchmesser erfassender Sensor 30 vorgesehen, der der Steuereinrichtung 28 ein entsprechendes Signal S1 liefert. Statt dessen ist jedoch auch denkbar, eine mit der Steuereinrichtung 28 gekoppelte Meßeinrichtung zu verwenden, die die einlaufende Wattenlänge erfaßt, um der Steuereinrichtung 28 ein für den Wickeldurchmesser repräsentatives Signal zu liefern.

Die über die Steuereinrichtung 28 gesteuerte Verstellung der Spannrolle R4 entlang der Linearführung 24 kann beispielsweise über einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb erfolgen. Dieser Antrieb kann beispielsweise eine Zylinder/Kolben-Einheit umfassen.

Auch der beispielsweise über die Umlenkrolle R5 erfolgende Riemenantrieb kann über die Steuereinrichtung 28 gesteuert und/oder geregelt sein, was beispielsweise über einen frequenzgesteuerten Umrichter oder dergleichen möglich ist.

Die Hülse H ist zweckmäßigerweise zwischen zwei Wickelscheiben 32, 34 (vgl. Figuren 3 und 6) eingespannt, die seitlich in Richtung des in Fig. 6 gezeigten horizontalen Pfeiles abnehmbar sind. Diese Wickelscheiben können jedoch auch nach außen verschwenkbar sein. Wie insbesondere anhand von Figur 3 zu erkennen ist, sind die Wickelscheiben 32, 34 mit Ansätzen 36, 38 versehen, auf die die Hülse H aufsteckbar ist.

Auch das Abnehmen der Wickelscheiben 32, 34, das Auswerfen des Wattenwickels 12 durch Verschwenken des Schwenkhebels 26 nach außen, das Abführen des Wattenwickels 12 zu einer Transporteinrichtung oder dergleichen und/oder das Einführen und Einspannen einer neuen Hülse H kann zumindest teilweise automatisiert und durch die vorzugsweise elektronische Steuereinrichtung 28 gesteuert sein.

Im Auslaufbereich der Wattenzuführung 16 ist ein bananen- oder spannbogenartiges Führungselement 40 vorgesehen, durch das die Breite der zugeführten Wattenbahn bestimmt ist. Die als Zufuhrblech ausgebildete Wattenzuführung 16 kann auch mit einer seitlichen Führung versehen sein.

Figur 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung der in Figur 1 gezeigten Wickelvorrichtung 10 in der Phase zu Beginn des Wickelvorgangs, in der die Spannrolle R4 ihre rechte Endposition einnimmt. Anhand dieser Figur 2 werden im folgenden für ein Ausführungsbeispiel einzelne Abmessungen und Positionen der Rollen relativ zueinander angegeben, wobei die angegebenen Werte jedoch nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen sind.

Beim in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mit dk die Durchmesser der Umlenkrollen R1, R2, R3 und R5 sowie der Spannrolle R4 angegeben. Mit WD ist der variable Durchmesser des Wickels bezeichnet, der in der Ausgangssituation einen Wert WD₀ aufweist, der dem Durchmesser der Hülse H entspricht. Der Durchmesser dk der Umlenkrollen R1, R2, R3 und R5 und der anfängliche Wickeldurchmesser WD₀ bzw. der Hülsendurchmesser sind im vorliegenden Fall gleich groß und wie folgt bemessen:

dk = 200 mm

WD₀ = 200 mm

Mit L1 ist in dieser Figur 2 der von Rollenmitte zu Rollenmitte gemessene vertikale Abstand zwischen den Umlenkrollen R2 und R5 angegeben. Mit L2 ist der von Mitte zu Mitte gemessene horizontale Abstand zwischen den Umlenkrollen R2 und R5 bezeichnet. L3 gibt den entsprechenden horizontalen Abstand zwischen den Umlenkrollen R1 und R2 an. L4 gibt den horizontalen Abstand zwischen der durch den Mittelpunkt der Hülse H verlaufenden, zwischen den Umlenkrollen R1 und R2 liegenden Mittellinie und der Mitte der Umlenkrolle R1 an. Mit L7 ist der vertikale Abstand zwischen den Mittelpunkten der Umlenkrolle R3 und der Spannrolle R4 angegeben. L8 gibt den Verschiebeweg der Spannrolle R4 entlang der Linearführung 24 an. L9 bezeichnet den von Mitte zu Mitte gemessenen horizontalen Abstand zwischen der Umlenkrolle R3 und der ihre linke Endposition einnehmenden Spannrolle R4 (vgl. Figur 5). L10 gibt den von Mitte zu Mitte gemessenen horizontalen Abstand zwischen den beiden Umlenkrollen R2 und R3 an. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzen diese Abstände die folgenden Werte:

L1 ≈ 700 mm;

L2 ≈ 260 mm;

L3 ≈ 300 mm;

L4 ≈ 150 mm;

L7 ≈ 200 mm;

L8 ≈ 455 mm;

L9 ≈ 100 mm;

L10 ≈ 650 mm.

In Figur 3 sind die beiden Wickelscheiben 32, 34 zu erkennen, zwischen denen die Hülse H eingespannt ist. Hierbei ist die Hülse H auf die an den Wickelscheiben 32, 34 vorgesehenen Ansätze 36, 38 aufgesteckt. Der vertikale Abstand zwischen den oberen Umlenkrollen R1 und R2 und der Hülse H ist konstant, wie dies durch den vertikalen Pfeil angedeutet ist. In dieser Figur 3 ist auch der von der Umlenkrolle 3 zur Hülse H laufende Abschnitt des Riemens 18 zu erkennen. Es ist die Phase zu Beginn des Wickelvorgangs gezeigt, so daß noch kein Wickel auf der Hülse H gebildet ist.

Figur 4 zeigt dieselbe Rollenanordnung wie Figur 2, wobei nunmehr die bei den jeweiligen Rollen vorliegenden Umschlingungswinkel wi und die Längen Li der freien Riemenabschnitte zwischen den Rollen angegeben sind. Hierbei ist mit wi der Umschlingungswinkel des Riemens 18 im Bereich der jeweiligen Rolle oder der Hülse H angegeben. Die entsprechenden Werte betragen bei diesem Ausführungsbeispiel:

w1 ≈ 171°;

w2 ≈ 167°;

w3 ≈ 74°;

w4 ≈ 180°;

w5 ≈ 110°;

wH ≈ 194°.

In diesem Fall umgibt die Schleife 20 zu Beginn des Wickelvorgangs die Hülse H somit mit einem anfänglichen minimalen Umschlingungswinkel wH von etwa 194° bei einem anfänglichen Wickeldurchmesser WD₀ von 200 mm, der sich bei 0 Wickellagen ergibt und damit dem Hülsendurchmesser entspricht.

Mit L11 ist die Länge des freiliegenden Riemenabschnitts zwischen den beiden Umlenkrollen R2 und R5 angegeben. Mit L12 ist die Länge des freiliegenden Riemenabschnitts zwischen der Umlenkrolle R1 und der Hülse H angegeben. Eine entsprechende Länge ergibt sich auch für den freiliegenden Riemenabschnitt zwischen der Umlenkrolle R2 und der Hülse H, nachdem die Achse der Hülse H in der Mittenebene zwischen den beiden Umlenkrollen R1 und R2 liegt. L13 gibt die Länge des freiliegenden Riemenabschnitts zwischen den Umlenkrollen R1 und R3 an. Mit L14 ist die Länge des freiliegenden Riemenabschnitts zwischen der Umlenkrolle R3 und der Spannrolle R4 angegeben. Schließlich ist mit L15 die Länge des freiliegenden Riemenabschnitts zwischen der Spannrolle R4 und der Umlenkrolle R5 bezeichnet. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzen diese Längen die folgenden Werte:

L11 ≈ 747 mm;

L12 ≈ 403 mm;

L13 ≈ 577 mm;

L14 ≈ 555 mm;

L15 ≈ 1.465 mm.

Nachdem der Umschlingungswinkel w4 im Bereich der Spannrolle R4 unabhängig von deren Stellung jeweils 180° beträgt, verlaufen die beiden einander gegenüberliegenden, die Längen L14 und L15 aufweisenden Riemenabschnitte stets parallel zueinander.

Figur 5 zeigt eine Figur 4 vergleichbare vereinfachte Darstellung der Wickelvorrichtung, wobei diese jedoch in der Phase am Ende des Wickelvorgangs dargestellt ist, d.h. die Spannrolle R4 nimmt ihre linke Endstellung ein. Hierbei haben sich die Umschlingungswinkel w3, w4 und w5 im Bereich der Umlenkrolle R3, der Spannrolle R4 und der Umlenkrolle R5 gegenüber der Phase zu Beginn des Wickelvorgangs nicht geändert.

Dagegen beträgt der Umschlingungswinkel wH', mit dem die Schleife 20 die Hülse H umgibt, nunmehr etwa 282°.

Der Umschlingungswinkel w1' im Bereich der Umlenkrolle R1 beträgt nunmehr etwa 215°. Im Bereich der Rolle R2 beträgt der Umschlingungswinkel w2' nunmehr etwa 211°. Die Länge L9 des freiliegenden Riemenabschnitts zwischen der Umlenkrolle R3 und der Spannrolle R4 beträgt 100 mm. Sie entspricht also dem Radius dieser beiden Rollen, der gleich dem Radius der restlichen Umlenkrollen sowie der Hülse H ist. Die Länge L16 des freiliegenden Riemenabschnitts zwischen der Spannrolle R4 und der Umlenkrolle R5 beträgt 1.010 mm. Die Längen L11 und L13 der freiliegenden Riemenabschnitte zwischen den Umlenkrollen R2 und R5 bzw. zwischen den Umlenkrollen R1 und R3 bleiben unverändert.

In Figur 6 ist zu erkennen, daß der Wickelvorgang abgeschlossen ist. Der Wattenwickel 12 besitzt nunmehr einen Durchmesser, der nur geringfügig kleiner als der der Wikkelscheiben 32, 34 ist. Die Wickelscheiben können nunmehr abgenommen werden, wie dies durch den horizontalen Pfeil dargestellt ist.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel betrug die Riemenlänge 5720 mm. Als Riemen 18 kann beispielsweise ein aus Aramid wie insbesondere Kevlar endlos gewickelter Riemen oder beispielsweise ein mit Stoß versehener Riemen aus Polyamid oder dergleichen verwendet werden.

Bei der bevorzugten Ausführungsvariante ist die Spanneinrichtung 24 derart durch die Steuereinrichtung 28 beaufschlagt, daß die Spannkraft bis zum Erreichen einer vorgebbaren Wickelgröße mit zunehmendem Wickeldurchmesser abnimmt. Diese Abnahme der Spannkraft erfolgt vorzugsweise linear, wie sich dies aus Figur 7 ergibt, in der die Spannkraft über dem Wickeldurchmesser dargestellt ist. Aus dieser Figur 7 ergibt sich auch, daß beim bevorzugten Ausführungsbeispiel die Spannkraft ab der vorgebbaren Wickelgröße, die im vorliegenden Fall bei etwa 560 mm liegt, bis zum Erreichen der endgültigen Wickelgröße konstant gehalten ist.

Gemäß Figur 7 beträgt die anfängliche Spannkraft zu Beginn des Wickelvorgangs etwa 24000 N bei einem anfänglichen Wikkeldurchmesser von 200 mm. Diese Spannkraft nimmt dann linear bis auf etwa 10000 N bei einem Wickeldurchmesser von etwa 560 mm ab. Anschließend wird die Spannkraft bis zum Erreichen der endgültigen Wickelgröße konstant gehalten.

Hiermit wird sowohl die Blasenbildung minimiert als auch das Abwickelverhalten verbessert. Durch das anfänglich härtere Wickeln mit höherer Kraft wird die Plastizität des Wickels reduziert, und der Wickel wird in sich stabiler, was sich positiv sowohl auf das Abwickelverhalten als auch auf die Qualität auswirkt.

Wie anhand von Figur 5 zu erkennen ist, liegt der fertige Wattenwickel 12 innerhalb des durch die Führungsrollen R1 bis R3 und R5 sowie die Spannrolle R4 definierten Bereichs. Nachdem die Wickelscheiben 32, 34 zur Freigabe des Wickels entfernt, beispielsweise verschoben, ausgefahren, verschwenkt und/oder dergleichen, sind, muß die Umlenkrolle R2 über den Schwenkhebel 26 in die in Figur 1 mit strichpunktierten Linien dargestellte Position nach außen verschwenkt werden, damit der Wickel ausgeworfen werden kann. Dieses Auswerfen erfolgt dadurch, daß mit dem Verschwenken des Schwenkhebels 26 gleichzeitig der Riemen 18 gespannt wird. Nachdem die beiden oberen Führungsrollen R1 und R2 nunmehr voneinander entfernt werden, kann der Wattenwickel 12 ungehindert nach oben abgeführt werden.

Grundsätzlich ist jedoch auch eine andere Anordnung der Rollen möglich, bei der der Wickel nicht nach oben, sondern bezüglich der Darstellung in Figur 1 z. B. nach links oder nach rechts abgeführt wird. Dazu ist die in Figur 1 gezeigte Anordnung in der Zeichnungsebene um 90° zu drehen. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, den Wickel nach unten abzuführen.

Gemäß Figur 1 wird die Watte 14 über die Wattenzuführung 16 von der linken Seite her in den Bereich 42 zwischen dem Riemen 18 und der Hülse H eingeführt, also auf der der Linearführung 24 gegenüberliegenden Seite. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, die Watte 14 auf der gleichen Seite zuzuführen, auf der die Linearführung 24 der Spanneinrichtung 22 angeordnet ist. In diesem Fall wäre jedoch die Drehrichtung des Riemenantriebs umzukehren, damit die Watte in den Spalt zwischen Riemen 18 und Hülse H eingezogen wird.

In Figur 1 ist durch das Steuersignal S2 angedeutet, daß die Spanneinrichtung 22 zum Steuern und/oder Regeln der Spannkraft in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser von der Steuereinrichtung 28 beaufschlagt ist. Über diese Steuereinrichtung 28 ist vorzugsweise auch die Riemenantriebsgeschwindigkeit steuer- bzw. regelbar. Auch diese Riemenantriebsgeschwindigkeit kann wiederum in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser variabel sein. Zu Beginn eines jeweiligen Wickelvorgangs kann vorgesehen sein, die Antriebsgeschwindigkeit vorzugsweise relativ rasch von Null auf einen vorgegebenen Wert zu erhöhen. Der vorzugsweise über die Umlenkrolle R5 erfolgende Riemenantrieb kann zudem so gesteuert sein, daß die Riemenantriebsgeschwindigkeit während des Wickelvorgangs zumindest zeitweise mit zunehmendem Wickeldurchmesser abnimmt. Grundsätzlich ist jedoch auch ein Riemenantrieb mit zumindest zeitweise konstanter Riemenantriebsgeschwindigkeit möglich.

Grundsätzlich kann der Riemenantrieb auch über eine andere Umlenkrolle als die Rolle R5, durch mehrere Rollen oder auf andere Weise erfolgen. Die Steuerung bzw. Regelung der Riemenantriebsgeschwindigkeit erfolgt jedoch auch in diesen Fällen vorzugsweise wieder über die Steuereinrichtung 28, durch die vorteilhafterweise auch das automatische Abnehmen der Wickelscheiben 32, 34, das automatische Auswerfen des Wattenwickels 12 durch Verschwenken des Schwenkhebels 26, das automatische Abführen des Wattenwickels 12 zu einer Transporteinrichtung oder dergleichen und/oder das automatische Einführen und Einspannen einer neuen Hülse H gesteuert wird. Grundsätzlich ist es auch denkbar, das Anwickeln zu automatisieren und über die Steuereinrichtung 28 zu steuern.

Claims

Wickelvorrichtung (10) zur Erzeugung eines Wattenwikkels (12), bei der die Watte (14) auf einen von einem umlaufenden, endlosen Riemen (18) angetriebenen Kern (H) aufgewickelt wird, der um eine feste Achse (A) drehbar in einer zwischen zwei Umlenkrollen (R1, R2) gebildeten, mit zunehmendem Wattenwickel (12) größer werdenden Schleife (20) des durch eine Spanneinrichtung (22) gespannten Riemens (18) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der um eine feste Achse (A) drehbare Kern (H) und die beiden Umlenkrollen (R1, R2) derart bemessen und relativ zueinander angeordnet sind, daß die Schleife (20) zu Beginn des Wickelvorgangs den Kern (H) mit einem anfänglichen minimalen Umschlingungswinkel (wH) umgibt, der gleich oder größer als 120° und vorzugsweise gleich oder größer als 180° ist, und daß die Spanneinrichtung (22) zur Erzeugung einer vom Wikkeldurchmesser abhängigen Spannkraft mit einer Steuereinrichtung (28) gekoppelt ist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet , daß die Spanneinrichtung (22) derart durch die Steuereinrichtung (28) beaufschlagbar ist, daß die Spannkraft bis zum Erreichen einer vorgebbaren Wickelgröße mit zunehmendem Wickeldurchmesser abnimmt.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft bis zum Erreichen der vorgebbaren Wickelgröße mit zunehmendem Wickeldurchmesser linear abnimmt.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft ab der vorgebbaren Wickelgröße bis zum Erreichen der endgültigen Wickelgröße konstant gehalten ist.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft während des überwiegenden Teils des Wickelvorgangs mit zunehmendem Wickeldurchmesser abnimmt und erst zum Ende des Wickelvorgangs hin bis zum Erreichen der endgültigen Wickelgröße konstant gehalten ist.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (28) mit einem unmittelbar den Wickeldurchmesser erfassenden Sensor (30) gekoppelt ist.
Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß eine die einlaufende Wattenlänge erfassende Meßeinrichtung mit der Steuereinrichtung (28) gekoppelt ist, um dieser ein für den Wickeldurchmesser repräsentatives Signal zu liefern.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (22) eine Spannrolle (R4) mit zugeordneter Linearführung (24) umfaßt.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen (18) über weitere Umlenkrollen (R3, R5) und die Spannrolle (R4) so geführt und die der Spannrolle (R4) zugeordnete Linearführung (24) so ausgelegt ist, daß die Ebene, in der der Riemen (18) gespannt wird, parallel zu der Ebene ist, die die Achsen der beiden zwischen sich die Schleife (20) bildenden Umlenkrollen (R1, R2) enthält.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen (18) die Spannrolle (R4) unabhängig von deren Stellung stets mit einem Umschlingungswinkel (w4) von 180 ° umgibt
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannrolle (R4) über einen mit der Steuereinrichtung (28) gekoppelten elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb verstellbar ist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der der Spannrolle (R4) zugeordnete Antrieb eine Zylinder/Kolben-Einheit umfaßt.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die den Wattenwickel (12) aufnehmende Schleife (20) des Riemens (18) innerhalb des durch die Führungsrollen (R1, R2, R3, R5) und die Spannrolle (R4) definierten Bereichs liegt.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen (18) über wenigstens eine (R5) der Umlenkrollen (R1, R2, R3, R5) angetrieben ist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebene Umlenkrolle (R5) in der Ebene liegt, in der der Riemen (18) gespannt wird.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenantrieb zur Steuerung oder Regelung der Riemenantriebsgeschwindigkeit mit der Steuereinrichtung (28) gekoppelt ist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenantriebsgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Wickeldurchmesser steuer- bzw. regelbar ist.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , daß die Riemenantriebsgeschwindigkeit zu Beginn eines jeden Wickelvorgangs von Null auf einen vorgegebenen Wert ansteigt.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenantriebsgeschwindigkeit während des Wickelvorgangs zumindest zeitweise mit zunehmendem Wickeldurchmesser abnimmt.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Riemenantrieb über einen Umrichter oder dergleichen frequenzgesteuert ist.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenantriebsgeschwindigkeit zumindest zeitweise konstant gehalten ist.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (H) zwischen zwei Wickelscheiben (32, 34) angeordnet ist, von denen wenigstens eine entfernbar, beispielsweise verschiebbar, ausfahrbar, verschwenkbar und/oder dergleichen ist.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kern durch eine Hülse (H) gebildet ist und die Wickelscheiben (32, 34) mit Ansätzen (36, 38) versehen sind, auf die die Hülse (H) aufsteckbar ist.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich einer der beiden zwischen sich die Schleife (20) bildenden Umlenkrollen (R1, R2) eine Wattenzuführung (16) angeordnet ist, über die die Watte (14) dem zwischen Riemen (18) und Kern (H) gelegenen Bereich zuführbar ist.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Watte (14) der Schleife (20) von der Seite einer durch die Achse des Kerns (H) und zwischen den beiden Umlenkrollen (R1, R2) verlaufenden Ebene her zugeführt wird, auf der der Einlaufbereich des zwischen Riemen (18) und Kern (H) gebildeten Spaltes liegt.
Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Watte (14) der Schleife (20) von der Seite einer durch die Achse des Kerns (H) und zwischen den beiden Umlenkrollen (R1, R2) verlaufenden Ebene her zugeführt wird, auf der der Auslaufbereich des zwischen Riemen (18) und Kern (H) gebildeten Spaltes liegt.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Wattenzuführung (16) die Breite der zugeführten Wattenbahn durch ein bananen- oder spannbogenartiges Führungselement (40) bestimmt ist.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zwischen sich die Schleife (20) bildenden Umlenkrollen (R1, R2) zum Auswerfen des Wattenwickels (12) durch gleichzeitiges Spannen des Riemens (18) relativ voneinander entfernbar sind.
Wickelvorrichtung nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet, daß eine (R2) der beiden Umlenkrollen (R1, R2) an einem Ende eines Schwenkhebels (26) angebracht ist, der am anderen Ende vorzugsweise um die Achse einer (R5) der weiteren Umlenkrollen (R3, R5) schwenkbar gelagert ist.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen wenigstens einer der Wickelscheiben (32, 34), das Auswerfen des Wattenwickels (12), das Abführen des Wattenwickels (12) zu einer Transporteinrichtung oder dergleichen und/oder das Einführen und Einspannen einer neuen Hülse (H) zumindest teilweise automatisiert und durch die Steuereinrichtung (28) gesteuert ist.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigsten ein Teil der Führungsrollen (R1, R2, R3, R5) zumindest in Richtung der jeweiligen Rollenachse einstellbar ist.
Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einem Aramid wie insbesondere Kevlar endlos gewickelter Riemen (18) vorgesehen ist.
Wickelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 31,
dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Stoß versehener Riemen (18) aus Polyamid vorgesehen ist.
Verwendung der Wickelvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche in der Kämmerei zur Aufnahme eines aus einem Streckwerk auslaufenden, über Kehrbleche, Kalanderwalzen und/oder dergleichen zugeführten Vlieses.