EP1088779B1 - Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn - Google Patents

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EP1088779B1
EP1088779B1 EP00118822A EP00118822A EP1088779B1 EP 1088779 B1 EP1088779 B1 EP 1088779B1 EP 00118822 A EP00118822 A EP 00118822A EP 00118822 A EP00118822 A EP 00118822A EP 1088779 B1 EP1088779 B1 EP 1088779B1
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EP
European Patent Office
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winding
roll
reel
loading
roller
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EP00118822A
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EP1088779A2 (de
EP1088779A3 (de
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Dirk Dipl.-Ing. Cramer
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
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Publication date
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Publication of EP1088779A3 publication Critical patent/EP1088779A3/de
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    • B65H18/20—Mechanisms in which power is applied to web roll, e.g. to effect continuous advancement of web the web roll being supported on two parallel rollers at least one of which is driven
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    • B65H2515/34—Pressure, e.g. fluid pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for winding a Material web to a role in which the role in lies in a changing bed, by a loading roller the changing bed is pressed and at least during one Part of the winding process through a compressed air cushion is supported in the changing bed.
  • DE 195 24 905 A1 shows a further method for winding a material web to a role in which the Roll lies in a changing bed.
  • Can in the changing bed creates a compressed air cushion with the help of a blow box to partially reduce the weight of the roll relieve.
  • a pressure roller is at the beginning a specific line force of approx. 25 N / cm set. If a predetermined diameter the roller is reached, the support rollers move apart and the platen is lifted off.
  • the invention is based on a paper web described as an example of a material web. she is however, not limited to this, but may be with others Material webs are used in which similar Problems like paper occur. Example of this are cardboard or foils made of metal or plastic.
  • the winding hardness is determined, among other things, by a nip force influenced, which is in the nip between the winding roll and sets the support rollers that form the changing bed. In a first approximation, one can assume that the higher the nip force, the higher the winding hardness is.
  • the desired winding hardness curve can be done without additional Practically not implement measures.
  • the role is practically only from the winding tube. So it's relatively light, like that that due to the nip force only one low winding hardness would result.
  • With increasing Roll diameter also increases the weight of the roll and thus the nip force on the support nips, what the winding hardness would increase. It is therefore known to begin with of the winding process, a loading roller on the roll to let it rest, the load roller being the roller with a predetermined force in the changing bed. This allows the roll to be wound relatively hard, i.e. the winding hardness is in the area of the roll core or the winding tube high enough.
  • the invention has for its object the winding quality improve and make operations safer.
  • This task is carried out in a method of the type mentioned at the beginning Art solved in that the loading roller Roll with one during the entire winding process Presses a minimum load of 0.5 kN / m into the changing bed.
  • the compressed air cushion depending controlled by the load on the load roller becomes.
  • the pressure in the compressed air cushion also increased so that the nip force in the Supporting nips on the support rollers forming the changing bed can limit.
  • the compressed air cushion is, if necessary, under Consideration of other conditions, such as a minimum roll diameter, immediately to the burden of coupled the loading roller. Since this at least starts a predetermined roll diameter with a constant Force acts, one can have a correspondingly constant Generate counterforce using the compressed air cushion. Because the corresponding forces overlap linearly control is very easy.
  • the load roller is used to the Determine the diameter of the roll, using the compressed air cushion depending on predeterminable parameters the wound material web and the diameter of the Role is controlled. If the load roller on the circumference of the roller, then the location of the load roller information about the diameter of the Role. This diameter information allows under Consideration of the parameters of the material web, for example Weight per unit area or density, based on weight and conclude the associated weight of the role. Then from the weight deduce the nip force in the support nips of the roll. So if, for example, not only their strength, but also passes on their location to a controller, then the controller can use the air cushion relatively adjust exactly.
  • the compressed air cushion is preferably set such that that a predetermined maximum nip force between the Role and the support rollers forming the changing bed is exceeded. This limits the winding hardness.
  • the maximum nip force is preferably dependent of paper grade sensitivity in the range of 2 to 5 kN / m. This value has proven to be sufficient to produce the desired winding hardness, on the other hand but to protect the material web sufficiently.
  • a nip force curve between the roller and the support roller the entire winding process remains approximately constant.
  • the load from the load roller remains the resulting nip force, which is also taking into account the weight relief with the help of the compressed air cushion results, approximately constant.
  • this term is meant that certain variations are perfectly acceptable could be.
  • the changes remain below 25% of an average nip force curve.
  • the compressed air cushion is only advantageous from one predetermined roll diameter turned on, wherein this roll diameter with the load from the Loading roller is changed.
  • this approach one takes into account the fact that only from one predetermined roll weight actually relieves compressed air is necessary because only from a certain Roll diameter the roll weight so far increases that the nip force in the support nips increases the hardness could negatively affect.
  • By increasing the force of the load roller can now to shift the circumstances. If, for example, due to a troubled run of the role an increase in the The force of the load roller is necessary, the sum then one from load and weight assumed critical value if the otherwise usual Roll diameter has not yet been reached. In this In this case, the compressed air cushion is set up earlier.
  • Fig. 1 shows a winding device for winding a Material web 2 to a winding roll 6 '.
  • the web of material 2 is wound onto a sleeve 6, which rests in a changing bed 11 by two Carrier rollers 3, 5 is formed.
  • the changing bed 11 will with the help of a blow box 4, which is in the gusset below the support rollers 3, 5 are arranged, supplied with compressed air, i.e. A compressed air cushion can be controlled in the winding bed 11 be built to support the Serves winding roller 6 'and thus the bearing force of the Winding roll 6 'on the support rollers 3, 5 reduced.
  • the present Case designed as a piston-cylinder engine is, via a linkage 9 in the direction of the changing bed can be charged.
  • the sleeve 6 and later the winding roll 6 ' is pressed into the winding bed 11, So against the support rollers 3, 5.
  • the position of the winding roller 7 is also dashed located.
  • the angular position, i.e. an angle ⁇ , of the linkage 9 opposite A pivot point 13 is with the help of a sensor 12 recorded. Since the length of the lever linkage 9 is known is the position of the loading roller from the angle ⁇ 7 determine relative to the changing bed 11. This Location information can also be obtained in other ways , for example from the extension movement the engine 8. Finally, it is not necessary that the loading roller moves over a lever linkage 9 becomes. It is also conceivable that the loading roller 7 in a linear guide is arranged.
  • the position information of the sensor 12 becomes one Control device supplied.
  • the control device controls a force F via the motor 8 with which the loading roller 7 acts on the winding roll 6 '. How to continue explained below is the force of the load roller depending on the diameter of the winding roll 6 '. therefore are two different forces F, F 'in Fig. 1 indicated that at different diameters of the Winding roll 6 'or the sleeve 6 from the loading roller 7 are applied.
  • the control device also controls 10 also the pressure of the blow box 4, i.e. the Air pressure in the changing bed 11.
  • Fig. 2 some curves are now shown, based on whose invention is to be explained.
  • a curve 14 shows the line load, which increases with increasing Diameter of the winding roll 6 'without additional Measures would result.
  • the negative line load results from the fact that at the beginning of the winding process where the winding roll 6 'is still relatively light, the web 2 in the case of their entry via the support roller 3, the tendency has to lift the sleeve 6 out of the winding bed 11. For this reason, the load roller exercises in this area 7 a relatively large force. That power the loading roller is plotted in a curve 15.
  • the loading roller 7 with a relatively high force F in Winding bed 11 directed so that the winding tube 6 and the winding roll 6 'formed thereon with a relative high nip force or nip load is wrapped.
  • Winding roll between the nip force in the support nips the winding roller 6 'and the support rollers 3, 5 due to Up to now, the dead weight of the winding roll 6 'has increased the load by the load roller 7 continuously retracted until the load from the load roller 7 was practically barely noticeable.
  • the values were 0.2 kN / m.
  • the pressure in the changing bed 11 should depend on the paper type and its sensitivity be that the nip force in the support nips between the winding roller 6 'and the two support rollers 3, 5 is about 2 to 5 kN / m.
  • the web roll 6 'with the help of the loading roller 7 is pressed firmly into the changing bed on the one hand, to the desired high at the beginning of the winding process Generate winding hardness and at the same time eject it (Kick-out) the web of material from the To prevent changing bed. This holding or clamping function is maintained throughout the winding process.
  • the control prevents that the bearing force of the web roll 6 'on the Carrier rollers 3, 5 becomes so large that damage occurs. The control allows it, even with considerably larger ones Forces to work on the load roller 7, because the Compressed air relief for a correspondingly controlled Compensation provides.

Landscapes

  • Winding Of Webs (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Rolle, bei dem die Rolle in einem Wickelbett liegt, von einer Belastungswalze in das Wickelbett gedrückt wird und zumindest während eines Teils des Wickelvorgangs durch ein Druckluftpolster im Wickelbett unterstützt wird.
Ein derartiges Verfahren ist aus US 5 758 842 A bekannt. Eine Materialbahn wird zu einer Rolle aufgewikkelt, die in einem Wickelbett liegt, das durch zwei Tragwalzen gebildet ist. Die einlaufseitige Tragwalze hat eine weichere Beschichtung als die andere Tragwalze. Die Rolle wird von einer Belastungswalze belastet, die beim Start auf der Wickelrolle aufliegt. Im Wickelbett kann ein Druckluftpolster aufgebaut werden, um das Gewicht der Rolle teilweise zu entlasten.
Ein weiteres Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Rolle ist aus US 4 128 213 A bekannt. Hier können die beiden Tragwalzen, auf denen die Wikkelrolle ruht, mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle bis zu einem maximalen Abstand auseinandergefahren werden. Wenn dieser Abstand erreicht ist, werden die beiden Tragwalzen wieder zusammengefahren. Eine Belastungswalze wird mit abnehmender Kraft auf die Rolle gedrückt. In einer Endphase des Wickelns liegt die Belastungskraft bei etwa 0,1 kN/m.
DE 195 24 905 A1 zeigt ein weiteres Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn zu einer Rolle, bei dem die Rolle in einem Wickelbett liegt. In dem Wickelbett kann mit Hilfe eines Blaskastens ein Druckluftpolster erzeugt werden, um das Gewicht der Rolle teilweise zu entlasten. Mit Hilfe einer Druckwalze wird am Anfang des Wickelvorgangs eine spezifische Linienkraft von ca. 25 N/cm eingestellt. Wenn ein vorbestimmter Durchmesser der Rolle erreicht ist, bewegen sich die Tragwalzen auseinander und die Druckwalze wird abgehoben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Papierbahn als Beispiel für eine Materialbahn beschrieben. Sie ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern kann bei anderen Materialbahnen angewandt werden, bei denen ähnliche Probleme wie bei Papier auftreten. Beispiel hierfür sind Karton oder Folien aus Metall oder Kunststoff.
In einem der letzten Herstellungsschritte muß eine Papierbahn, die in der Regel "endlos" produziert wird, zu handhabbaren Rollen aufgewickelt werden. In vielen Fällen geht dem Aufwickeln noch ein Längsschneiden in Papierbahnstreifen voraus. Beim Aufwickeln möchte man einen gewissen Wickelhärteverlauf erreichen. Die Rolle soll nämlich im Innern härter gewickelt sein als im Bereich des Umfangs. Die Wickelhärte soll also von innen nach außen abnehmen.
Die Wickelhärte wird unter anderem durch eine Nipkraft beeinflußt, die sich im Nip zwischen der Wickelrolle und den Tragwalzen einstellt, die das Wickelbett bilden. In erster Näherung kann man davon ausgehen, daß die Wickelhärte um so höher ist, je größer die Nipkraft ist.
Der gewünschte Wickelhärteverlauf läßt sich ohne zusätzliche Maßnahmen praktisch nicht realisieren. Zu Beginn des Wickelvorgangs besteht die Rolle praktisch nur aus der Wickelhülse. Sie ist also relativ leicht, so daß sich aufgrund der Nipkraft dementsprechend nur eine geringe Wickelhärte ergeben würde. Mit zunehmendem Rollendurchmesser steigt auch das Gewicht der Rolle und damit die Nipkraft an den Auflagenips, was die Wickelhärte erhöhen würde. Es ist daher bekannt, zu Beginn des Wickelvorgangs eine Belastungswalze auf der Rolle ruhen zu lassen, wobei die Belastungswalze die Rolle mit einer vorbestimmten Kraft in das Wickelbett hineindrückt. Hierdurch läßt sich die Rolle relativ hart anwickeln, d.h. die Wickelhärte ist im Bereich des Rollenkerns oder der Wickelhülse hoch genug. Da mit zunehmendem Rollendurchmesser die Gewichtskraft zunimmt, wird die Belastung durch die Belastungswalze zunehmend zurückgeführt. Oft wird mit Hilfe des Druckpolsters im Wickelbett eine in entgegengesetzte Richtung wirkende Kraft auf die Rolle aufgebaut. Die Belastung durch die Belastungswalze wird zurückgenommen, weil sie wiederum zu einer Erhöhung der Nipkraft an den Auflagenips führen würde, was unerwünscht ist. Die Belastungswalze wird vielfach nur noch lose oder unter einem relativ geringen Druck von etwa 0,2 kN/m an der Rolle gehalten, um ein versehentliches Auswerfen (Kick-out) der Rolle aus dem Wickelbett zu verhindert.
Trotz aller dieser Maßnahmen kann man gelegentlich beobachten, daß sich die Rolle nicht so aufbaut, wie dies an und für sich gewünscht ist. Insbesondere dann, wenn sich bei einer Papierbahn oder bei einer anderen Bahn größere Quer- oder Längsprofilabweichungen ergeben, kann der Lauf der Rolle beim Wickeln sehr unruhig werden, so daß man im Grunde genommen nicht einmal davon ausgehen kann, daß der Wickelhärteverlauf über den gesamten Umfang der Rolle gleich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wickelqualität zu verbessern und den Betrieb sicherer zu machen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Belastungswalze die Rolle während des gesamten Wickelvorgangs mit einer Mindestbelastung von 0,5 kN/m in das Wickelbett drückt.
Diese Maßnahme erscheint an und für sich widersinnig, weil man durch die zusätzliche Belastung, die die Belastungswalze aufbringt, auch die Nipbelastung in den Auflagenips erhöht, was an und für sich zu einer Erhöhung der Wickelhärte in den äußeren Bereichen der Wikkelrolle führen würde. Dieser Effekt ist zwar in geringem Maße vorhanden. Insbesondere im Endabschnitt des Wickelvorgangs, beispielsweise in den letzten 40% des Durchmessers, wird durch das Einklemmen der Rolle zwischen der Belastungswalze einerseits und dem Wickelbett andererseits aber ein wesentlich ruhigerer Lauf erzielt. Ein "Springen" der Rolle und die damit verbundene starke Ungleichmäßigkeit im Wickelhärteverlauf wird durch die Belastungswalze weitgehend vermieden. Hierbei ist zu beachten, daß die zusätzliche Nipkraft, die die Belastungswalze ausübt, bezogen auf die Nipkraft, die aus dem Rollengewicht resultiert, nur noch von untergeordneter Bedeutung ist. Die "negativen" Auswirkungen, die durch eine Erhöhung der Nipkraft der Belastungswalze auf die Rolle zu erwarten sind, werden durch die "positiven" Auswirkungen dieser Erhöhungen mindestens kompensiert.
Hierbei ist bevorzugt, daß das Druckluftpolster in Abhängigkeit von der Belastung der Belastungswalze gesteuert wird. Wenn die Belastung der Belastungswalze erhöht wird, dann wird eben der Druck im Druckluftpolster ebenfalls erhöht, so daß man die Nipkraft in den Auflagenips auf den das Wickelbett bildenden Tragwalzen begrenzen kann. Hierbei ergibt sich ein gewisser Automatismus. Das Druckluftpolster ist, gegebenenfalls unter Beachtung weiterer Bedingungen, wie ein Mindestrollendurchmesser, unmittelbar an die Belastung durch die Belastungswalze gekoppelt. Da diese zumindest ab einem vorbestimmten Rollendurchmesser mit einer konstanten Kraft wirkt, kann man eine entsprechend konstante Gegenkraft mit Hilfe des Druckluftpolsters erzeugen. Da sich die entsprechenden Kräfte linear überlagern lassen, wird die Steuerung sehr einfach.
Vorzugsweise wird die Belastungswalze verwendet, um den Durchmesser der Rolle zu ermitteln, wobei das Druckluftpolster in Abhängigkeit von vorgebbaren Parametern der aufgewickelten Materialbahn und vom Durchmesser der Rolle gesteuert wird. Wenn die Belastungswalze am Umfang der Rolle anliegt, dann gibt der Ort der Belastungswalze eine Information über den Durchmesser der Rolle. Diese Durchmesserinformation erlaubt es, unter Berücksichtigung der Parameter der Materialbahn, beispielsweise Flächengewicht oder Dichte, auf das Gewicht und die damit verbundene Gewichtskraft der Rolle zurückzuschließen. Aus der Gewichtskraft läßt sich dann auf die Nipkraft in den Auflagenips der Rolle schließen. Wenn die Beispielsweise also nicht nur ihre Kraft, sondern auch ihren Ort, an eine Steuerung weitergibt, dann kann die Steuerung das Druckluftpolster relativ genau einstellen.
Vorzugsweise wird das Druckluftpolster so eingestellt, daß eine vorbestimmte maximale Nipkraft zwischen der Rolle und den das Wickelbett bildenden Tragwalzen nicht überschritten wird. Damit wird die Wickelhärte begrenzt.
Vorzugsweise liegt die maximale Nipkraft in Abhängigkeit von der Papiersortenempfildichkeit im Bereich von 2 bis 5 kN/m. Dieser Wert hat sich als ausreichend erwiesen, um die gewünschte Wickelhärte zu erzeugen, andererseits aber die Materialbahn ausreichend zu schonen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß ein Nipkraftverlauf zwischen Rolle und Tragwalze über den gesamten Wickelvorgang annähernd konstant bleibt. Trotz der Belastung durch die Belastungswalze verbleibt die resultierende Nipkraft, die sich auch unter Berücksichtigung der Gewichtsentlastung mit Hilfe des Druckluftpolsters ergibt, annähernd konstant. Mit diesem Begriff ist gemeint, daß gewisse Variationen durchaus zulässig sein können. Die Veränderungen bleiben jedoch unter 25% eines Mittelwerts des Nipkraftverlaufs. Um dennoch einen Wickelhärteverlauf einstellen zu können, bei dem die Wickelhärte von innen nach außen abnimmt, kann man weitere Maßnahmen ergreifen. beispielsweise die Antriebsmomente der Tragwalzen unterschiedlich einstellen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist es nun möglich, daß man die Rolle beim Wickeln beobachtet und die Belastung durch die Belastungswalze erhöht, wenn sich ein unruhiger Lauf zeigt. Der unruhige Lauf kann durch einen Bediener visuell festgestellt werden. Man kann aber auch Vibrationsmessungen vornehmen und in Abhängigkeit von der Frequenz oder der Amplitude der Vibrationen die Kraft der Belastungswalze erhöhen. Durch diese Rückkopplungsmöglichkeit läßt sich die Wickelqualität der Rolle weiter verbessern. Da die durch das Druckluftpolster erzeugte Gegenkraft automatisch an die Kraft der Belastungswalze angeglichen wird, ergeben sich trotz eines "festeren" Haltens der Rolle im Wikkelbett keine nennenswert geänderten Wickelhärteverläufe.
Mit Vorteil wird das Druckluftpolster erst ab einem vorbestimmten Rollendurchmesser eingeschaltet, wobei dieser Rollendurchmesser mit der Belastung durch die Belastungswalze verändert wird. Bei dieser Vorgehensweise trägt man der Tatsache Rechnung, daß erst ab einem vorbestimmten Rollengewicht tatsächlich eine Druckluftentlastung notwendig ist, weil erst ab einem bestimmten Rollendurchmesser das Rollengewicht so weit ansteigt, daß die Nipkraft in den Auflagenips die Wikkelhärte negativ beeinflussen könnte. Durch die Erhöhung der Kraft der Belastungswalze können sich nun aber die Verhältnisse verschieben. Wenn beispielsweise aufgrund eines unruhigen Laufs der Rolle eine Erhöhung der Kraft der Belastungswalze notwendig ist, kann die Summe aus Belastungskraft und Gewichtskraft bereits dann einen kritischen Wert annahmen, wenn der sonst übliche Rollendurchmesser noch nicht erreicht ist. In diesem Fall wird das Druckluftpolster entsprechend früher aufgebaut.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
Fig. 1
eine schematische Seitenansicht einer Wickelvorrichtung und
Fig. 2
verschiedene Kurven zur Darstellung des Wikkelverfahrens.
Fig. 1 zeigt eine Wickelvorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn 2 zu einer Wickelrolle 6'. Die Materialbahn 2 wird hierbei auf eine Hülse 6 aufgewikkelt, die in einem Wickelbett 11 ruht, das durch zwei Tragwalzen 3, 5 gebildet ist. Das Wickelbett 11 wird mit Hilfe eines Blaskastens 4, der im Zwickel unterhalb der Tragwalzen 3, 5 angeordnet ist, mit Druckluft versorgt, d.h. im Wickelbett 11 kann gesteuert ein Druckluftpolster aufgebaut werden, das zur Unterstützung der Wickelrolle 6' dient und damit die Auflagekraft der Wickelrolle 6' auf die Tragwalzen 3, 5 verringert.
Oberhalb des Wickelbettes 11 ist eine Belastungswalze 7 angeordnet, die mit Hilfe eines Motors 8, der im vorliegenden Fall als Kolben-Zylinder-Motor ausgebildet ist, über ein Gestänge 9 in Richtung auf das Wickelbett belastet werden kann. Hierdurch wird die Hülse 6 und später die Wickelrolle 6' in das Wickelbett 11 hineingepreßt, also gegen die Tragwalzen 3, 5. Mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle 6' wandert die Belastungswalze 7 nach oben. Für einen größeren Durchmesser der Wickelrolle 6', der gestrichelt eingezeichnet ist, ist die Position der Wickelrolle 7 ebenfalls gestrichelt eingezeichnet.
Die Winkellage, d.h. ein Winkel α, des Gestänges 9 gegenüber einem Drehpunkt 13 wird mit Hilfe eines Sensors 12 erfaßt. Da die Länge des Hebelgestänges 9 bekannt ist, läßt sich aus dem Winkel α die Position der Belastungswalze 7 relativ zum Wickelbett 11 bestimmen. Diese Lageinformation kann aber auch auf andere Weise gewonnen werden, beispielsweise aus der Ausfahrbewegung des Motors 8. Es ist schließlich nicht notwendig, daß die Belastungswalze über ein Hebelgestänge 9 bewegt wird. Es ist auch denkbar, daß die Belastungswalze 7 in einer Linearführung angeordnet ist.
Die Positionsinformation des Sensors 12 wird einer Steuereinrichtung zugeführt. Die Steuereinrichtung steuert über den Motor 8 eine Kraft F, mit der die Belastungswalze 7 auf die Wickelrolle 6' wirkt. Wie weiter unten erläutert wird, ist die Kraft der Belastungswalze abhängig vom Durchmesser der Wickelrolle 6'. Deswegen sind in Fig. 1 zwei unterschiedliche Kräfte F, F' angegeben, die bei unterschiedlichen Durchmesser der Wickelrolle 6' bzw. der Hülse 6 von der Belastungswalze 7 aufgebracht werden. Ferner steuert die Steuereinrichtung 10 auch den Druck des Blaskastens 4, d.h. den Druck der Luft im Wickelbett 11.
In Fig. 2 sind nun einige Kurven dargestellt, anhand derer die Erfindung erläutert werden soll. Hierbei ist von links nach rechts ein Durchmesser D der Wickelrolle 6' in mm angegeben. Von unten nach oben ist jeweils eine Streckenlast F in kN/m aufgetragen. Mit einer Kurve 14 ist die Streckenlast angegeben, die sich bei zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle 6' ohne zusätzliche Maßnahmen ergeben würde. Die negative Streckenlast ergibt sich daraus, daß zu Beginn des Wickelvorgangs, wo die Wickelrolle 6' noch relativ leicht ist, die Bahn 2 im Falle ihres Einlaufs über die Tragwalze 3 die Tendenz hat, die Hülse 6 aus dem Wickelbett 11 herauszuheben. Aus diesem Grunde übt in diesem Bereich die Belastungswalze 7 eine relativ große Kraft aus. Diese Kraft der Belastungswalze ist in einer Kurve 15 aufgetragen. Schließlich ist mit einer Kurve 16 die Kraft zu erkennen, mit der die Druckluftentlastung im Wickelbett 11 arbeitet. Diese Kraft ist in einem relativ großen Bereich des Wickelvorgangs gleich Null. Sie setzt hier erst bei einem Durchmesser von etwa 950 bis 1000 mm ein. Aus der Summe der auf die Wickelrolle 6' wirkenden Kräfte ergibt sich eine Kurve 17. Diese fällt am Anfang ab, bleibt dann im wesentlichen konstant und steigt schließlich geringfügig an. Im Sinne der vorliegenden Erfindung soll ein Verlauf, wie er in der Kurve 17 dargestellt ist, als "annähernd konstant" bezeichnet werden. Veränderungen gegenüber einem Mittelwert von ±25% sind hierbei durchaus zulässig.
Zu Beginn des Wickelvorgangs wird, wie gesagt, die Belastungswalze 7 mit einer relativ hohen Kraft F in das Wickelbett 11 gerichtet, so daß die Wickelhülse 6 und die sich darauf bildende Wickelrolle 6' mit einer relativ hohen Nipkraft oder Nipbelastung gewickelt wird. Dies erzeugt eine relativ hohe Wickelhärte zu Beginn des Wickelvorgangs. Da mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle die Nipkraft in den Auflagenips zwischen der Wickelrolle 6' und den Tragwalzen 3, 5 aufgrund des Eigengewichts der Wickelrolle 6' zunimmt, hat man bislang die Belastung durch die Belastungswalze 7 kontinuierlich zurückgefahren, bis die Belastung durch die Belastungswalze 7 praktisch kaum noch spürbar war. Übliche Werte lagen hierbei bei 0,2 kN/m. Diese Belastung F' diente lediglich noch dazu, die Wickelrolle 6' daran zu hindern, aus dem Wickelbett 3, 5 herausgeworfen zu werden. Hierbei ging man von der Überlegung aus, daß eine zu große Belastung durch die Belastungswalze 7 sich negativ auf die Wickelhärte der Wickelrolle 6' auswirkt. Diese Überlegung ist an und für sich richtig. Man kann aber beobachten, daß der Wickelhärteverlauf bei manchen Wickelrolle dennoch unbefriedigend ist.
Versuche haben ergeben, daß ein unbefriedigender Wikkelhärteverlauf vor allem dann zu beobachten ist, wenn der Lauf der Wickelrolle 6' sehr unruhig ist. Die Rolle springt und vibriert in derartigen Fällen, d.h. eine zuverlässige und reproduzierbare Ermittlung der beim Wickeln herrschenden Nipkräfte ist im Grunde praktisch nicht möglich. Ein unruhiger oder unrunder Verlauf kann viele Ursachen haben. Möglich sind beispielsweise Dikkenschwankungen der zulaufenden Materialbahn 2, die sich bei der Herstellung beispielsweise einer Papierbahn nicht immer vermeiden lassen. Insbesondere bei höheren Wickelgeschwindigkeiten machen sich Schwingungen in der Lagerung der Tragwalzen 3, 5 bemerkbar, die sich zudem noch gegenseitig beeinflussen können.
Die erfindungsgemäßen Überlegungen gingen nun dahin, den Lauf der Wickelrolle 6' wieder zu beruhigen. Hierzu hat man dann die Belastung durch die Belastungswalze 7 während des gesamten Wickelvorgangs immer bei mindestens 0,5 kN/m gehalten. Dies ist in der rechten Hälfte der Fig. 2 ab etwa 1035 mm Rollendurchmesser eingetragen. Durch den schraffierten Bereich ist angedeutet, daß die Belastung durch die Belastungswalze in diesem Bereich auch höher sein kann, wenn dies erforderlich ist.
Damit durch die höhere Belastung keine negative Beeinflussung der Wickelhärte auftritt, erhöht die Steuereinrichtung 10 den Druck im Wickelbett 11 entsprechend. Dies ist anhand der Kurve 16 erkennbar. Auch hier ist durch einen schraffierten Bereich angedeutet, daß der Druck im Wickelbett abhängig ist von der Belastung durch die Belastungswalze 7. Die Steuerung ist hierbei relativ einfach zu realisieren, weil sich die Kraft F, F' der Belastungswalze 7 der Gewichtskraft der Wickelrolle 6' linear überlagert. Dementsprechend kann man auch zur Steuerung des Drucks im Wickelbett 11 das Prinzip der Überlagerung von konstanten und variablen Drücken verwenden.
Man kann nun der Steuereinrichtung 10 die entsprechenden Kräfte F, F' der Belastungswalze 7 und die dazugehörigen Drücke im Wickelbett 11 in Abhängigkeit von Parametern der Materialbahn, insbesondere Flächengewicht oder Dichte, vorgeben. Man kann aber auch noch eine Stelleinrichtung 18 vorsehen, mit deren Hilfe eine Bedienungsperson den Druck auf die Belastungswalze erhöhen kann, wenn sich beim Wickeln zeigt, daß die Unruhe ein tolerierbares Maß übersteigt. Die Beurteilung dieser Frage kann entweder visuell durch eine Bedienungsperson erfolgen oder anhand von Vibrationsmessungen an den Tragwalzen 3, 5 oder der Belastungswalze 7 vorgenommen werden. In gleichem Maße, wie mit Hilfe der Stelleinrichtung 18 die Belastung der Belastungswalze 7 erhöht wird, wird natürlich auch der Druck im Wickelbett 11 erhöht.
Der Druck im Wickelbett 11 sollte in Abhängigkeit von der Papiersorte und ihrer Empfindlichkeit so eingestellt werden, daß die Nipkraft in den Auflagenips zwischen der Wickelrolle 6' und den beiden Tragwalze 3, 5 bei etwa 2 bis 5 kN/m liegt.
Mit dem erfindungsgemäßen Vorgehen wird erreicht, daß die Materialbahnrolle 6' mit Hilfe der Belastungswalze 7 einerseits fest in das Wickelbett eingedrückt wird, um zu Beginn des Wickelvorgangs die gewünschte hohe Wickelhärte zu erzeugen und gleichzeitig ein Herausschleudern (Kick-out) der Materialbahnrolle aus dem Wickelbett zu verhindern. Diese Halte- oder Einspannfunktion wird über den gesamten Wickelvorgang beibehalten. Andererseits verhindert man durch die Steuerung, daß die Auflagekraft der Materialbahnrolle 6' auf den Tragwalzen 3, 5 so groß wird, daß Schäden entstehen. Die Steuerung erlaubt es, sogar mit erheblich größeren Kräften an der Belastungswalze 7 zu arbeiten, weil die Druckluftentlastung für eine entsprechende gesteuerte Kompensation sorgt.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn (2) zu einer Rolle (6, 6'), bei dem die Rolle (6, 6') in einem Wickelbett (11) liegt, von einer Belastungswalze (7) in das Wickelbett (11) gedrückt wird und zumindest während eines Teils des Wickelvorgangs durch ein Druckluftpolster im Wickelbett (11) unterstützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungswalze (7) die Rolle (6, 6') während des gesamten Wickelvorgangs mit einer Mindestbelastung von 0,5 kN/m in das Wickelbett (11) drückt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckluftpolster in Abhängigkeit von der Belastung der Belastungswalze (7) gesteuert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungswalze (7) verwendet wird, um den Durchmesser der Rolle (6, 6') zu ermitteln, wobei das Druckluftpolster in Abhängigkeit von vorgebbaren Parametern der aufgewickelten Materialbahn (2) und vom Durchmesser der Rolle (6, 6') gesteuert wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckluftpolster so eingestellt wird, daß eine vorbestimmte maximale Nipkraft zwischen der Rolle (6, 6') und den das Wikkelbett (11) bildenden Tragwalzen (3, 5) nicht überschritten wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Nipkraft in Abhängigkeit von der Papiersortenempfindlichkeit im Bereich von 2 bis 5 kN/m liegt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Nipkraftverlauf zwischen Rolle (6, 6') und Tragwalze (3, 5) über den gesamten Wickelvorgang annähernd konstant bleibt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rolle (6, 6') beim Wikkeln beobachtet und die Belastung durch die Belastungswalze (7) erhöht, wenn sich ein unruhiger Lauf zeigt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckluftpolster erst ab einem vorbestimmten Rollendurchmesser eingeschaltet wird, wobei dieser Rollendurchmesser mit der Belastung durch die Belastungswalze (7) verändert wird.
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