EP1310445B1 - Walze zum Aufwickeln einer Materialbahn, Verfahren zur Herstellung einer Walze und Verfahren zur Verbesserung der Wickelqualität - Google Patents

Walze zum Aufwickeln einer Materialbahn, Verfahren zur Herstellung einer Walze und Verfahren zur Verbesserung der Wickelqualität Download PDF

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EP1310445B1
EP1310445B1 EP02024034A EP02024034A EP1310445B1 EP 1310445 B1 EP1310445 B1 EP 1310445B1 EP 02024034 A EP02024034 A EP 02024034A EP 02024034 A EP02024034 A EP 02024034A EP 1310445 B1 EP1310445 B1 EP 1310445B1
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EP
European Patent Office
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winding core
base body
region
winding
tubular sleeve
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EP1310445A3 (de
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Walter Kaipf
Eckart Krägeloh
Robert Wolf
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Voith Patent GmbH
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Voith Patent GmbH
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    • B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/02—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
    • B65H75/18—Constructional details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2601/25—Damages to handled material
    • B65H2601/253—Damages to handled material to particular parts of material

Definitions

  • the invention relates to a winding core for the continuous winding of a material web with a base body, each having a mounted on its two end faces bearing pin, and with a web-contacting peripheral surface.
  • the invention further relates to a method for improving the winding quality of a continuously wound on a winding core material web, in particular a paper or board web.
  • a winding core for example a spool for use in a winding machine or a winding tube for use in a slitter-winder, is disclosed in German Utility Model DE 296 12 786 U1.
  • This winding core preferably consists of a hollow cylindrical winding core body and one mounted at its two ends bearing journals, with which it rests during use in bearings, which are usually supported movably on, for example, horizontal rails.
  • winding process has a very great importance both in web production and in the material web finishing, because sometimes there is a risk that a previously produced material web during winding is adversely affected by winding defects that parts of a manufactured winding roll are not for sale.
  • winding defects include the so-called shiny spots, wrinkles or Platzer.
  • the resulting winding defects are generally greater, the faster the winding machines are operated (order of magnitude 1,500 to 2,500 m / min) and the larger the diameter produced (order of 2.5 to 4.5 m) and finished weights (order of magnitude up to 135 t) Winder rolls ("finished reels") are.
  • the winding roll was deliberately wrapped with a softening point (hanging edges) in the area of the possible highlights, or the winding roll was wound harder in the core (hanging edges), causing problems with the flatness of the material web.
  • the winding core as disclosed, for example, in German Offenlegungsschrift DE 199 44 703 A1, was provided with various crowns.
  • various crowns For example, although there were no glossy spots with a 2.4 mm crown, wrinkles formed in the core of the wound roll, and glosses of 1.1 mm could not be safely avoided, and problems of coiling occurred.
  • the control of the profiles also contributed to no problem solution: A normal profile (hanging edges) resulted in a lower winding hardness at the edge, a flat profile produced by calender and / or line, slightly reduced the risk of the emergence of highlights.
  • German Utility Model DE 296 22 141 U1 moreover discloses providing a winding core with a carrier device arranged in its interior, which comprises a supporting device which supports the winding core shell rotating about an axis.
  • a disadvantage of this winding core is that the built-in support device causes not inconsiderable additional costs in the purchase, and this in the fact that 15 to 25 hubs are usually in use on a paper or board machine.
  • the publication US 2001/0008863 A1 discloses a removal, spreading or guide roller for a material web. It has a base body, each having a mounted on its two end faces bearing pin, and a web-contacted peripheral surface.
  • the main body has in each case in the region of its two base body ends a smaller basic body diameter than in the region of the main body center with a basic body center diameter.
  • the disclosed extraction, spreading or guide roller for a material web in the region of its two roll ends each with a coaxially aligned to the main body and thin-walled tube sleeve, which in the outer, directed to the respective bearing journal area flying and in the interior, directed towards the roll center Area is fixed by means of joints on the body, provided to form a ring-like gap.
  • the object of the invention is a Method for improving the winding quality of a continuously wound on a winding core material web, in particular a paper or board web to specify.
  • a winding core of the type mentioned according to the invention that the main body in the region of its two body ends each have a smaller Grundismeend screenmesser than in the region of the body center with a Grundismemitten fashionr, and that the winding core in the region of a two winding core ends each with a body coaxially oriented and preferably thin-walled tubular sleeve which is fixed in the outer, directed to the respective bearing journal area and the fixed in the inner, center of the winding towards the region is rigidly secured to the body, is provided with a respective Rohrhülsenaußeu twistmesser forming a ring-like gap.
  • the two respective outer tube diameter are larger than the main body center diameter, between the two tube sleeves an intermediate region is present, with at least one filler in order to obtain a constant winding core diameter is provided for the web-contacting peripheral surface, or the two respective outer tube sleeve diameter and the body center diameter are the same so that they form a constant outer core diameter for the web-contacted peripheral surface, wherein the outer peripheral surface of the respective tube sleeve and the outer peripheral surface of the body center may be provided with a coating.
  • the respective annular intermediate space formed between the respective base body end and the respective tube sleeve has a ring thickness of 5 mm to 20 mm, preferably 8 mm to 15 mm.
  • the respective base end has a respective axial length in the range of 15% to 45%, preferably in the range of 20% to 35%, of the length (L W ) of the winding core.
  • This respective axial length is perfectly sufficient to reduce the respective edge slopes accordingly.
  • the respective tube sleeve has a wall thickness of 10 mm to 25 mm, preferably 12 mm to 20 mm, with a preferably constant or approximately constant wall thickness in the axial direction.
  • the respective pipe sleeve is preferably fixed by means of at least one single-layer weld to the body center.
  • the respective tube sleeve is preferably made of steel and / or a plastic and / or a combination of materials, wherein the plastic reinforcements of fibers, fabrics or the like contains and the degree of reinforcement preferably decreases to the outer, directed to the respective bearing journal area.
  • the respective tube sleeve is mounted with an axial overlap region of 100 mm to 500 mm, preferably from 200 mm to 400 mm, at the center of the body.
  • the respective tube sleeve In order for the respective tube sleeve to gain further guidance and support, it is additionally radially guided in the overlap region in an axial range of 25 mm to 150 mm, preferably 30 mm to 100 mm, preferably by at least one shrink fit, wherein the shrink fit is preferably is mounted in the area facing away from the weld area of the overlap region.
  • At least one relief relief cut is provided in the region of the overlapping region facing the weld.
  • the coating and / or the filler is made of a flexible material and has a hardness in the range from 20 P & J to 100 P & J, preferably from 25 P & J to 50 P & J.
  • the coating and / or the filler may in particular consist of polyurethane (PU) or of a substance with similar properties.
  • the main body of the winding core is formed as a hollow body, and this with at least sufficient fulfillment of all strength engineering and process engineering requirements of the winding core.
  • the web-contacting peripheral surface is formed by the two outer peripheral surfaces of the two tube sleeves and the outer peripheral surface of the filler introduced in the intermediate region or by the two outer peripheral surfaces of the two tube sleeves and the outer peripheral surface of the body center or by the coating on the outer peripheral surface of the respective tube sleeve and the outer peripheral surface of the body center is applied, is formed.
  • the procedural object is achieved by using a winding core according to the present invention.
  • a winding core according to the present invention.
  • the illustrated in Figure 1 in a schematic form and well-known hub 1 consists of a preferably hollow cylindrical core 2 and wound thereon, only sketchy and partially illustrated material web layers 3a, preferably paper or board web layers, a web 3, preferably a paper or board web.
  • the winding core 1 consists of a winding core body (base body) 4 and attached to its two end faces 4.3, only sketchy and partially illustrated bearing pin 5.
  • the winding core body 4 consists of a metallic material, such as steel; However, it is also the use of fiber composites alone or in combination with other materials, such as steel conceivable.
  • the winding core 1 can also, as in the already cited German Utility Model DE 296 12 786 U1, be executed: winding core 4 and a jacket whose surface having reference with high compliance, for example made of rubber or of a rubber-elastic plastic. Under the effect of the weights and contact forces received by the two bearing journals 5 (total forces F G (arrow)), the winding core 1 and the core 2 bend slightly during operation by a deflection D. This deviating from the ideal line position of the winding core 1 is indicated in the figure 1 in dotted lines.
  • FIG. 2 shows a schematic partial section of a winding core according to the invention, wherein only the upper left half of a winding core end of the symmetrically constructed winding core is shown.
  • the base body 4 in the region of its two base body ends 4.1 each have a smaller basic body diameter D GE than in the region of the base body 4.2 having a basic body center diameter D GM , that of the winding core 1 in the region of its two Winding core ends 1.1 each coaxially aligned with a base body 4 and preferably thin-walled tube sleeve 6, which in the outer, to the respective bearing pin not shown directed area 6.1 flying and in the inner, to the core center 1.2 directed towards area 6.2 is preferably rigidly attached to the base body 4 , Is provided to form a ring-like gap 7.
  • the two respective outer tube diameter D RA are greater than the main body center diameter D GM , between the two tube sleeves 6, an intermediate region 8 is present, with at least one filler 9.1 in order to obtain a constant outer diameter Umwickel matmessers D W for the Track contacted peripheral surface 10 is provided.
  • the two other design possibilities of the mold are that the two respective outer tube diameter D RA and the body center diameter D GM are equal to form a constant outer diameter of the outer diameter D W for the web-contacting peripheral surface (10)
  • Outer peripheral surface 6.3 of the respective pipe sleeve 6 and the outer peripheral surface 4.4 of the body center 4.2 may be provided with a coating 9.2 (dashed line).
  • the respective tube sleeve 6 has a preferably cylindrical outer peripheral surface; However, it can also be conical or executed in another convenient contour. Furthermore, the respective annular intermediate space 7 formed between the respective base end 4.1 and the respective tube sleeve 6 has a ring thickness RS of 5 mm to 20 mm, preferably 8 mm to 15 mm, and the respective base end 4.1 has a respective axial length L GE in FIG Range of 15% to 45%, preferably in the range of 20% to 35%, the length L W (arrow, Figure 1) of the winding core 1 on.
  • the respective tube sleeve 6 has a wall thickness WS of 10 mm to 25 mm, preferably from 12 mm to 20 mm, wherein the respective tube sleeve in particular a preferably constant or approximately constant wall thickness WS in the axial direction AR (arrow).
  • the respective tube sleeve 6 is preferably fixed by means of at least one single-layer weld 11 to the body center 4.2 and the respective tube sleeve 6 is preferably made of steel and / or plastic and / or a combination of materials, wherein the plastic in a special embodiment reinforcements made of fibers, fabrics or the like. In the case of a reinforced plastic, the degree of reinforcement preferably decreases to the outer, directed to the respective bearing pin, not shown, from area.
  • the respective tube sleeve 6 with an axial overlap area B Ü of 100 mm to 500 mm, preferably from 200 mm to 400 mm, attached to the body center 4.2, wherein they additionally in the overlap area B Ü in an axial range B S of 25 mm 150 mm, preferably from 30 mm to 100 mm, preferably by at least one shrink fit 13 is guided radially.
  • the shrink fit 13 is preferably in the side remote from the weld area 11 of the overlap region B Ü and at least one relief cut-out 12.1, preferably a relief groove 12.2 is in the weld 11 facing the area of the overlapping area B Ü mounted.
  • the filler 9.1 and / or the coating 9.2 consists in particular of a flexible material 14 and has a hardness H F in the range of 20 P & J to 100 P & J, preferably from 25 P & J to 50 P & J.
  • the filler 9.1 and / or the coating 9.2 consists of polyurethane (PU) 15 or of a substance with similar properties.
  • the base body 4 is formed as a hollow body 16 and the web-contacted peripheral surface 10 is formed by the two outer peripheral surfaces 6.3 of the two tube sleeves 6 and the outer peripheral surface 8.1 of the introduced in the intermediate region 8 filler 9.2.
  • the web-contacting peripheral surface 10 by the two outer peripheral surfaces 6.3 of the two tube sleeves 6 and the outer peripheral surface 4.4 of the body center 4.2 or by the coating 9.2, which may be applied to the outer peripheral surface 6.3 of the respective tube sleeve 6 and the outer peripheral surface 4.4 of the body center 4.2, may be formed ,
  • the winding core 1 according to the invention is also outstandingly suitable for improving the winding quality of a material web 3 wound on it continuously, in particular a paper or board web.
  • the winding core according to the invention can have further structural properties, without departing from the scope of the disclosure of the present description including figures.
  • the tube sleeve can be configured with varying inner diameters for the purpose of possible formation of at least one positive stop. Accordingly, it may be possible to deviate from the mentioned preferred constancy of the axial wall thickness.
  • the invention provides an improved, less expensive and preferably retrofittable winding core of the type mentioned, in which the deflection of the winding core surface line is reduced accordingly.

Landscapes

  • Storage Of Web-Like Or Filamentary Materials (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Winding Of Webs (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wickelkern zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn mit einem Grundkörper, der je einen an seinen beiden Stirnseiten angebrachten Lagerzapfen aufweist, und mit einer bahnberührten Umfangsfläche.
    Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Verbesserung der Wickelqualität einer auf einem Wickelkern kontinuierlich aufgewickelten Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn.
  • Ein Wickelkern, zum Beispiel ein Tambour für den Einsatz in einer Wickelmaschine oder eine Wickelhülse für den Einsatz in einer Rollenschneidmaschine, ist in der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 296 12 786 U1 offenbart. Dieser Wickelkern besteht vorzugsweise aus einem hohlzylindrischen Wickelkernkörper und je einem an seinen beiden Enden angebrachten Lagerzapfen, mit denen er während seiner Verwendung in Lagern ruht, die meistens auf beispielsweise horizontalen Schienen bewegbar abgestützt sind.
  • Der Wickelvorgang hat sowohl in der Materialbahnherstellung als auch in der Materialbahnveredelung eine sehr große Bedeutung, weil bisweilen die Gefahr besteht, dass eine bisher einwandfrei hergestellte Materialbahn beim Wickeln derart durch Wickelfehler beeinträchtigt wird, dass Teile einer hergestellten Wickelrolle unverkäuflich sind. Zu den bekannten Wickelfehlern gehören die sogenannten Glanzstellen, Falten oder Platzer. Die entstehenden Wickelfehler werden generell umso größer, je schneller die Wickelmaschinen betrieben werden (Größenordnung 1.500 bis 2.500 m/min) und je größer die hergestellten Durchmesser (Größenordnung 2,5 bis 4,5 m) und Fertiggewichte (Größenordnung bis zu 135 t) der Wickelrollen ("Fertigtamboure") sind.
  • Für die Entstehung von beispielsweise Glanzstellen gibt es eine Vielzahl an Theorien, wobei die am weitesten verbreitete Theorie die folgende ist: Wenn die Materialbahn auf einem Wickelkernaufgewickelt wird und die dabei entstehende Wickelrolle allmählich ihren fertigen Durchmesser erreicht, so bewirken die hohen Gewichtskräfte eine Durchbiegung des Wickelkerns die letztendlich relative Verschiebungen einzelner Materialbahnlagen (Axialverschiebungen), insbesondere in den Randbereichen, gegeneinander bewirkt. Mit anderen Worten: Benachbarte Materialbahnlagen gleiten aufgrund wirkender Schubspannungen unter Reibung aufeinander, dass letztendlich unerwünschte Glanzstellen in Erscheinung treten.
    Die Durchbiegung des Wickelkerns stellt somit das eigentliche Dimensionierungskriterium für solche Wickerlkerne dar, was bedeutet, dass Wanddicke und Durchmesser und folglich Gewicht und Kosten eines jeweiligen Wickelkerns von der jeweils maximal zulässigen Durchbiegung bestimmt sind.
  • Das Erscheinungsbild von Glanzstellen ist vielseitig:
    • sie entstehen hauptsächlich in einem Schwartenbereich von bis zu 150 mm, gelegentlich auch in einem größeren Schwartenbereich von bis zu 300 mm;
    • sie treten bei einem Wickelrollendurchmesser meist von größer 2,5 m auf und werden mit zunehmendem Wickelrollendurchmesser gravierender;
    • sie treten im wesentlichen im Randbereich zwischen 0,5 und 1,5 m auf;
    • sie können sich manchmal nur über wenige Materialbahnlagen (circa 10 Materialbahnlagen) erstrecken;
    • sie treten bei gestrichenen Papiersorten auf, sind aber meist nur bei den sogenannten Mattsorten störend.
  • Hinsichtlich der Vermeidung des Entstehens von Glanzstellen sind in der Vergangenheit schon verschiedenartige Anstrengungen unternommen worden, die letztendlich ohne den erhofften Erfolg blieben.
  • So wurde die Wickelrolle im Bereich der möglichen Glanzstellen bewusst mit einer Weichstelle gewickelt (hängende Ränder) oder die Wickelrolle im Kern härter gewickelt (hängende Ränder), wobei es zu Problemen mit der Planlage der Materialbahn kam.
  • Ferner wurde der Wickelkern, wie beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 199 44 703 A1 offenbart, mit verschiedenen Bombierungen versehen. Zum Beispiel zeigten sich mit einer Bombierung von 2,4 mm zwar keine Glanzstellen, im Kern der Wickelrolle bildeten sich jedoch Falten, und mit einer Bombierung von 1,1 mm konnten Glanzstellen nicht sicher vermieden werden, zudem zeigten sich Probleme beim Anwickeln. Auch die Steuerung der Profile trug zu keiner Problemlösung bei: Ein normales Profil (hängende Ränder) resultierte in einer geringeren Wickelhärte am Rand, ein ebenes Profil, erzeugt durch Kalander und/oder Strich, reduzierte unwesentlich die Gefahr des Entstehens von Glanzstellen.
  • Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 296 22 141 U1 ist überdies bekannt, einen Wickelkern mit einer in ihrem Innern angeordneten Trägereinrichtung, die eine den um eine Achse rotierenden Wickelkernmantel abstützende Stützvorrichtung umfasst, zu versehen.
  • Nachteilhaft an diesem Wickelkern ist, dass die eingebaute Stützvorrichtung nicht unerhebliche Mehrkosten bei der Anschaffung verursacht, und dies bei der Tatsache, dass an einer Papier- oder Kartonmaschine im Regelfall 15 bis 25 Wickelkerne im Einsatz sind.
  • Letztlich ist aus der europäischen Patentschrift EP 0 500 515 B1 (≡ DE 692 19 923 T2) ein Wickelkern Aufwickeln einer Materialbahn bekannt, der aus einem Außen- und einem Innenmantel besteht, wobei der Außenmantel mit Hilfe von aus Wälzlagern, Gleitlagern oder torsionssteifen Einrichtungen bestehenden und ortsfest angebrachten Gelenkverbindungsvorrichtungen an dem Innenmantel abgestützt ist.
    Dieser Wickelkern weist den Nachteil auf, dass er konstruktiv für einen Anwendungsfall mit bestimmten Parametern ausgelegt ist und er bei Veränderung nur eines Parameters, beispielsweise des Flächengewichts der Materialbahn, nur schwer lösbare Probleme mit sich bringt.
  • Die Offenlegungsschrift US 2001/0008863 A1 offenbart eine Entnahme-, Breitstreck- oder Führungswalze für eine Materialbahn. Sie besitzt einen Grundkörper, der je einen an seinen beiden Stirnseiten angebrachten Lagerzapfen aufweist, und eine bahnberührte Umfangsfläche. Der Grundkörper weist dabei im Bereich seiner beiden Grundkörperenden jeweils einen kleineren Grundkörperenddurchmesser als im Bereich der Grundkörpermitte mit einem Grundkörpermittendurchmesser auf. Weiterhin ist die offenbarte Entnahme-, Breitstreck- oder Führungswalze für eine Materialbahn im Bereich ihrer beiden Walzenenden jeweils mit einer zum Grundkörper koaxial ausgerichteten und dünnwandigen Rohrhülse, die im außenliegenden, zum jeweiligen Lagerzapfen hin gerichteten Bereich fliegend und die im innenliegenden, zur Walzenmitte hin gerichteten Bereich mittels Gelenkverbindungen an dem Grundkörper befestigt ist, unter Ausbildung eines ringartigen Zwischenraums versehen.
  • Als Resümee dieser verschiedenartigen Anstrengungen lässt sich festhalten: Die Gefahr des Entstehens von Wickelfehlern, insbesondere von Glanzstellen, beim Aufwickeln von Materialbahnen auf einen Wickelkern konnte kaum oder nur unwesentlich reduziert werden oder eine merkliche Reduzierung konnte nur bei unverhältnismäßig hohen Kosten für den Wickelkern, die bei veränderten Marktbedingungen nicht mehr tragbar sind, erreicht werden.
  • Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten, kostengünstigeren und vorzugsweise nachrüstbaren Wickelkern der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Durchbiegung der Wickelkernmantellinie entsprechend reduziert ist ("eingeebnete Biegelinie").
    Weiterhin besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Verfahren zur Verbesserung der Wickelqualität einer auf einem Wickelkern kontinuierlich aufgewickelten Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Wickelkern der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Grundkörper im Bereich seiner beiden Grundkörperenden jeweils einen kleineren Grundkörperenddurchmesser als im Bereich der Grundkörpermitte mit einem Grundkörpermittendurchmesser aufweist, und dass der Wickelkern im Bereich einer beiden Wickelkernenden jeweils mit einer zum Grundkörper koaxial ausgerichteten und vorzugsweise dünnwandigen Rohrhülse, die im außenliegenden, zum jeweiligen Lagerzapfen hin gerichteten Bereich fliegend und die im innenliegenden, zur Wickelkernmitte hin gerichteten Bereich starr an dem Grundkörper befestigt ist, mit einem jeweiligen Rohrhülsenaußeudurchmesser unter Ausbildung eines ringartigen Zwischenraums versehen ist.
    Aufgrund dieser konstruktiven Ausbildung des Wickelkerns wird auch bei größeren Wickeldurchmessern die Durchbiegung der Wickelkernmantellinie zumindest so weit reduziert, dass größere Randneigungen ausgeschlossen werden, wodurch auch zu Glanzstellen führende Lagenverschiebungen im Wickelgut vermieden werden ("eingeebnete Biegelinie").
    Auch können vorhandene Wickelkerne einfach entsprechend angepasst werden, so dass eine Neufertigung derselben nicht erforderlich ist. Weiterhin ist aufgrund der geringen Gewichtsänderung auch keine Anpassung der Hebe-, Transport- und Antriebseinrichtungen erforderlich.
  • Hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus des erfindungsgemäßen Wickelkerns gibt es weitere verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten: die beiden jeweiligen Rohrhülsenaußendurchmesser sind größer als der Grundkörpermittendurchmesser, wobei zwischen den beiden Rohrhülsen ein Zwischenbereich vorhanden ist, der mit mindestens einem Füllstoff zwecks Erhalt eines konstanten Wickelkern durchmessers für die bahnberührte Umfangsfläche versehen ist, oder die beiden jeweiligen Rohrhülsenaußendurchmesser und der Grundkörpermittendurchmesser gleich sind, damit sie einen konstanten Wickelkern außendurchmesser für die bahnberührte Umfangsfläche bilden, wobei die Außenumfangsfläche der jeweiligen Rohrhülse und die Außenumfangsfläche der Grundkörpermitte mit einer Beschichtung versehen sein kann.
  • Hinsichtlich der noch maximal vorkommenden Durchbiegung ist es ausreichend, wenn der zwischen dem jeweiligen Grundkörperende und der jeweiligen Rohrhülse gebildete jeweilige ringartige Zwischenraum eine Ringstärke von 5 mm bis 20 mm, vorzugsweise von 8 mm bis 15 mm, aufweist.
  • Die jeweilige Grundkörperende weist eine jeweilige axiale Länge im Bereich von 15 % bis 45 %, vorzugsweise im Bereich von 20 % bis 35 %, der Länge (LW) des Wickelkerns auf. Diese jeweilige axiale Länge ist vollkommen ausreichend, um die jeweiligen Randneigungen entsprechend zu reduzieren.
  • Unter festigkeitstechnischen Aspekten weist die jeweilige Rohrhülse eine Wandstärke von 10 mm bis 25 mm, vorzugsweise von 12 mm bis 20 mm, bei einer vorzugsweise konstanten oder annähernd konstanten Wandstärke in Achsrichtung auf.
  • Zwecks Erreichung lediglich geringerer Mehrkosten für den Wickelkern ist die jeweilige Rohrhülse mittels mindestens einer einlagigen Schweißung vorzugsweise starr an der Grundkörpermitte befestigt.
  • Die jeweilige Rohrhülse besteht vorzugsweise aus Stahl und/oder aus einem Kunststoff und/oder einer Werkstoffkombination, wobei der Kunststoff Verstärkungen aus Fasern, Geweben oder ähnlichem enthält und der Grad der Verstärkung vorzugsweise zum außenliegenden, zum jeweiligen Lagerzapfen hin gerichteten Bereich abnimmt. Diese Werkstoffe haben sich in der Praxis bereits mehrfach bewährt und sind zudem noch kostengünstig hinsichtlich ihrer Anschaffungs- und Verarbeitungskosten.
  • Die jeweilige Rohrhülse ist mit einem axialen Überlappungsbereich von 100 mm bis 500 mm, vorzugsweise von 200 mm bis 400 mm, an der Grundkörpermitte angebracht ist.
  • Damit die jeweilige Rohrhülse weiters an Führung und an Halt gewinnt, ist sie im Überlappungsbereich zusätzlich in einem axialen Bereich von 25 mm bis 150 mm, vorzugsweise von 30 mm bis 100 mm, vorzugsweise durch mindestens einen Schrumpfsitz radial geführt, wobei der Schrumpfsitz in bevorzugter Weise im von der Schweißung abgewandten Bereich des Überlappungsbereichs angebracht ist.
  • Vorzugsweise auch ist mindestens ein Entlastungsfreischnitt, vorzugsweise eine Entlastungsrille, im der Schweißung zugewandten Bereich des Überlappungsbereichs angebracht.
  • Weiterhin besteht die Beschichtung und/oder der Füllstoff aus einem flexiblen Material und weist eine Härte im Bereich von 20 P&J bis 100 P&J, vorzugsweise von 25 P&J bis 50 P&J, auf. Die Beschichtung und/oder der Füllstoff kann insbesondere aus Polyurethan (PU) oder aus einem Stoff mit ähnlichen Eigenschaften bestehen.
  • Im Hinblick auf eine gewichtsminimierte Ausführung des Wickelkerns ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Wickelkerns als ein Hohlkörper ausgebildet ist, und dies bei mindestens ausreichender Erfüllung aller festigkeitstechnischen und prozesstechnischen Anforderungen an den Wickelkern.
  • Überdies ist die bahnberührte Umfangsfläche durch die beiden Außenumfangsflächen der beiden Rohrhülsen und die Außenumfangsfläche des im Zwischenbereich eingebrachten Füllstoffs oder durch die beiden Außenumfangsflächen der beiden Rohrhülsen und die Außenumfangsfläche der Grundkörpermitte oder durch die Beschichtung, die auf die Außenumfangsfläche der jeweiligen Rohrhülse und die Außenumfangsfläche der Grundkörpermitte aufgebracht ist, gebildet ist. Diese Ausgestaltungen des Wickelkerns resultierten unter anderem in einer Vergleichmäßigung der bahnberührten Umfangsfläche.
  • Die verfahrensmäßige Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Wickelkern gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
    Zudem entsteht der Vorteil, dass auch vorhandene Wickelkerne einfach entsprechend angepasst werden können, so dass eine Neufertigung derselben nicht erforderlich ist. Weiterhin ist aufgrund der geringen Gewichtsänderung auch keine Anpassung der Hebe-, Transport- und Antriebseinrichtungen erforderlich.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
  • Es zeigen
    • Figur 1:
    eine schematisierte Ansicht eines Wickelkerns zum Aufwickeln einer Materialbahn; und
    Figur 2:
    einen schematisierten Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Wickelkerns.
  • Die in Figur 1 in schematisierter Form dargestellte und hinlänglich bekannte Wickelkern 1 besteht aus einem vorzugsweise hohlzylindrischen Kern 2 und auf diesem aufgewickelten, nur skizzenhaft und teilweise dargestellten Materialbahnlagen 3a, vorzugsweise Papier- oder Kartonbahnlagen, einer Materialbahn 3, vorzugsweise einer Papier- oder Kartonbahn. Der Wickelkern 1 besteht aus einem Wickelkernkörper (Grundkörper) 4 und an seinen beiden Stirnseiten 4.3 angebrachten, nur skizzenhaft und teilweise dargestellten Lagerzapfen 5. In bekannter Ausführung besteht der Wickelkernkörper 4 aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Stahl; es ist jedoch auch die Verwendung von Faserverbundwerkstoffen allein oder in Verbindung mit anderen Werkstoffen, beispielsweise Stahl, denkbar. Der Wickelkern 1 kann ferner, wie in der bereits zitierten deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 296 12 786 U1, ausgeführt sein: Wickelkernkörper 4 und ein dessen Mantelfläche aufweisender Bezug mit hoher Nachgiebigkeit, beispielsweise aus Gummi oder aus einem gummielastischen Kunststoff.
    Unter der Wirkung der von den beiden Lagerzapfen 5 aufgenommenen Gewichts- und Anpresskräfte (Gesamtkräfte FG (Pfeil)) biegt sich der Wickelkern 1 und der Kern 2 während des Betriebs um eine Durchbiegung D geringfügig durch. Diese von der Ideallinie abweichende Lage des Wickelkerns 1 ist in der Figur 1 in strichpunktierten Linien angedeutet.
  • Die Figur 2 zeigt einen schematisierten Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Wickelkerns, wobei ledigich die obere linke Hälfte eines Wickelkernendes des symmetrisch aufgebauten Wickelkerns dargestellt ist. Hinsichtlich der allgemeinen Beschreibung der Figur 2 wird auf die der Figur 1 verwiesen.
    Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der Grundkörper 4 im Bereich seiner beiden Grundkörperenden 4.1 jeweils einen kleineren Grundkörperenddurchmesser DGE als im Bereich der Grundkörperrnitts 4.2 mit einem Grundkörpermittendurchmesser DGM aufweist, dass des Wickelkern 1 im Bereich ihrer beiden Wickelkernenden 1.1 jeweils mit einer zum Grundkörper 4 koaxial ausgerichteten und vorzugsweise dünnwandigen Rohrhülse 6, die im außenliegenden, zum jeweiligen nicht dargestellten Lagerzapfen hin gerichteten Bereich 6.1 fliegend und die im innenliegenden, zur Wickelkernmitte 1.2 hin gerichteten Bereich 6.2 vorzugsweise starr an dem Grundkörper 4 befestigt ist, unter Ausbildung eines ringartigen Zwischenraums 7 versehen ist.
    In der Figur 1 ist klar erkennbar, dass die beiden jeweiligen Rohrhülsenaußendurchmesser DRA größer als der Grundkörpermittendurchmesser DGM sind, wobei zwischen den beiden Rohrhülsen 6 ein Zwischenbereich 8 vorhanden ist, der mit mindestens einem Füllstoff 9.1 zwecks Erhalt eines konstanten Wickelkernaußendurchmessers DW für die bahnberührte Umfangsfläche 10 versehen ist. Alternativ, aber jedoch nicht explizit dargestellt, sind die beiden weiteren konstruktiven Ausgestaltungsmöglichkeiten der Form, dass die beiden jeweiligen Rohrhülsenaußendurchmesser DRA und der Grundkörpermittendurchmesser DGM gleich sind, damit sie einen konstanten Wickelkernaußendurchmessers DW für die bahnberührte Umfangsfläche (10) bilden, wobei die Außenumfangsfläche 6.3 der jeweiligen Rohrhülse 6 und die Außenumfangsfläche 4.4 der Grundkörpermitte 4.2 mit einer Beschichtung 9.2 (gestrichelte Linie) versehen sein kann.
    Die jeweilige Rohrhülse 6 weist dabei eine vorzugsweise zylindrische Außenumfangsfläche auf; sie kann jedoch auch konisch oder in einer anderen zweckmäßigen Kontur ausgeführt sein.
    Weiterhin weist der zwischen dem jeweiligen Grundkörperende 4.1 und der jeweiligen Rohrhülse 6 gebildete jeweilige ringartige Zwischenraum 7 eine Ringstärke RS von 5 mm bis 20 mm, vorzugsweise von 8 mm bis 15 mm, auf und das jeweilige Grundkörperende 4.1 weist eine jeweilige axiale Länge LGE im Bereich von 15 % bis 45 %, vorzugsweise im Bereich von 20 % bis 35 %, der Länge LW (Pfeil, Figur 1) des Wickelkerns 1 auf.
    Ferner weist die jeweilige Rohrhülse 6 eine Wandstärke WS von 10 mm bis 25 mm, vorzugsweise von 12 mm bis 20 mm, auf, wobei die jeweilige Rohrhülse insbesondere eine vorzugsweise konstante oder annähernd konstante Wandstärke WS in Achsrichtung AR (Pfeil) aufweist.
    Die jeweilige Rohrhülse 6 ist mittels mindestens einer einlagigen Schweißung 11 vorzugsweise starr an der Grundkörpermitte 4.2 befestigt und die jeweilige Rohrhülse 6 besteht vorzugsweise aus Stahl und/oder aus einem Kunststoff und/oder einer Werkstoffkombination, wobei der Kunststoff in besonderer Ausführung Verstärkungen aus Fasern, Geweben oder ähnlichem enthält. Im Falle eines verstärkten Kunststoffs nimmt der Grad der Verstärkung vorzugsweise zum außenliegenden, zum jeweiligen nicht dargestellten Lagerzapfen hin gerichteten Bereich ab. Ein derartiger Aufbau der jeweiligen Rohrhülse aus Kunststoff samt eventueller genannter Verstärkungen obliegt dem Fachwissen eines Fachmanns.
    Auch ist die jeweilige Rohrhülse 6 mit einem axialen Überlappungsbereich BÜ von 100 mm bis 500 mm, vorzugsweise von 200 mm bis 400 mm, an der Grundkörpermitte 4.2 angebracht, wobei sie zusätzlich im Überlappungsbereich BÜ in einem axialen Bereich BS von 25 mm bis 150 mm, vorzugsweise von 30 mm bis 100 mm, vorzugsweise durch mindestens einen Schrumpfsitz 13 radial geführt ist. Der Schrumpfsitz 13 ist vorzugsweise im von der Schweißung 11 abgewandten Bereich des Überlappungsbereichs BÜ und mindestens ein Entlastungsfreischnitt 12.1, vorzugsweise eine Entlastungsrille 12.2, ist im der Schweißung 11 zugewandten Bereich des Überlappungsbereichs BÜ angebracht.
    Der Füllstoff 9.1 und/oder die Beschichtung 9.2 besteht insbesondere aus einem flexiblen Material 14 und weist eine Härte HF im Bereich von 20 P&J bis 100 P&J, vorzugsweise von 25 P&J bis 50 P&J, auf. Erfindungsgemäß besteht der Füllstoff 9.1 und/oder die Beschichtung 9.2 aus Polyurethan (PU) 15 oder aus einem Stoff mit ähnlichen Eigenschaften.
    Weiterhin ist der Grundkörper 4 als ein Hohlkörper 16 ausgebildet und die bahnberührte Umfangsfläche 10 ist durch die beiden Außenumfangsflächen 6.3 der beiden Rohrhülsen 6 und die Außenumfangsfläche 8.1 des im Zwischenbereich 8 eingebrachten Füllstoffs 9.2 gebildet. Alternativ, jedoch nicht explizit dargestellt, kann die bahnberührte Umfangsfläche 10 auch durch die beiden Außenumfangsflächen 6.3 der beiden Rohrhülsen 6 und die Außenumfangsfläche 4.4 der Grundkörpermitte 4.2 oder durch die Beschichtung 9.2, die auf die Außenumfangsfläche 6.3 der jeweiligen Rohrhülse 6 und die Außenumfangsfläche 4.4 der Grundkörpermitte 4.2 aufgebracht sein kann, gebildet sein.
  • Der erfindungsgemäße Wickelkern 1 eignet sich auch in hervorragender Weise zur Verbesserung der Wickelqualität einer auf ihm kontinuierlich aufgewickelten Materialbahn 3, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn.
  • Es versteht sich von selbst, dass des erfindungsgemäße Wickelkern weitere konstruktive Eigenschaften aufweisen kann, ohne dabei den Rahmen der Offenbarung der vorliegenden Beschreibung samt Figuren zu verlassen. So kann beispielsweise die Rohrhülse mit variierenden Innendurchmessern zwecks möglicher Ausbildung mindestens eines formschlüssigen Anschlags ausgestaltet sein. Demzufolge kann von der erwähnten vorzugsweisen Konstantheit der axialen Wandstärke gegebenenfalls abgewichen werden.
  • Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung ein verbesserter, kostengünstigerer und vorzugsweise nachrüstbarer Wickelkern der eingangs genannten Art geschaffen wird, bei dem die Durchbiegung der Wickelkernmantellinie entsprechend reduziert ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wickelkern
    1.1
    Wickelkernende
    1.2
    Wickelkernmitte
    2
    Kern
    3
    Materialbahn
    3a
    Materialbahnlage
    4
    Wickelkernkörper (Grundkörper)
    4.1
    Grundkörperende
    4.2
    Grundkörpermitte
    4.3
    Stirnseite
    4.4
    Außenumfangsfläche (Grundkörpermitte)
    5
    Lagerzapfen
    6
    Rohrhülse
    6.1
    Bereich (Endbereich)
    6.2
    Bereich (Mittenbereich)
    6.3
    Außenumfangsfläche (Rohrhülse)
    7
    Zwischenraum
    8
    Zwischenbereich
    8.1
    Außenumfangsfläche (Zwischenbereich)
    9.1
    Füllstoff
    9.2
    Beschichtung
    10
    Bahnberührte Umfangsfläche
    11
    Schweißung
    12
    Entlastungsfreischnitt
    12.1
    Entlastungsrille
    13
    Schrumpfsitz
    14
    Flexibles Material
    15
    Polyurethan (PU)
    16
    Hohlkörper
    AR
    Achsrichtung (Pfeil)
    BS
    Bereich (Schrumpfsitz)
    BÜ
    Überlappungsbereich
    D
    Durchbiegung
    DGE
    Grundkörperenddurchmesser
    DGM
    Grundkörpermittendurchmesser
    DRA
    Rohrhülsenaußendurchmesser
    DW
    Wickelkernaußendurchmesser
    FG
    Gesamtkräfte (Pfeil)
    HF
    Härte (Füllstück/Beschichtung)
    LG
    Länge (Wickelkern)
    LGE
    Länge (Grundkörperende)
    LW
    Länge (Wickelkern)
    RS
    Ringstärke
    WS
    Wandstärke (Rohrhülse)

Claims (21)

  1. Wickelkern (1) zum kontinuierlichen Aufwickeln einer Materialbahn (3) mit einem Grundkörper (4), der je einen an seinen beiden Stirnseiten (4.3) angebrachten Lagerzapfen (5) aufweist, und mit einer bahnberührten Umfangsfläche (10),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Grundkörper (4) im Bereich seiner beiden Grundkörperenden (4.1) jeweils einen kleineren Grundkörperenddurchmesser (DGE) als im Bereich der Grundkörpermitte (4.2) mit einem Grundkörpermittendurchmesser (DGM) aufweist, und
    dass der Wickelkern (1) im Bereich seiner beiden Wickelkernenden (1.1) jeweils mit einer zum Grundkörper (4) koaxial ausgerichteten und dünnwandigen Rohrhülse (6), die im außenliegenden, zum jeweiligen Lagerzapfen (5) hin gerichteten Bereich (6.1) fliegend und die im innenliegenden, zur Wickelkernmitte (1.2) hin gerichteten Bereich (6.2) starr an dem Grundkörper (4) befestigt ist, mit einem jeweiligen Rohrhülsenaußendurchmesser (DRA) unter Ausbildung eines ringartigen Zwischenraums (7) versehen ist.
  2. Wickelkern (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die beiden jeweiligen Rohrhülsenaußendurchmesser (DRA) größer als der Grundkörpermittendurchmesser (DGM) sind, wobei zwischen den beiden Rohrhülsen (6) ein Zwischenbereich (8) vorhanden ist, der mit mindestens einem Füllstoff (9.1) zwecks Erhalt eines konstanten Wickelkernaußendurchmessers (DW) für die bahnberührte Umfangsfläche (10) versehen ist.
  3. Wickelkern (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die beiden jeweiligen Rohrhülsenaußendurchmesser (DRA) und der Grundkörpermittendurchmesser (DGM) gleich sind, damit sie einen konstanten Wickelkernaußendurchmessers (DW) für die bahnberührte Umfangsfläche (10) bilden.
  4. Wickelkern (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Außenumfangsfläche (6.3) der jeweiligen Röhrhülse (6) und die Außenumfangsfläche (4.4) der Grundkörpermitte (4.2) mit einer Beschichtung (9.2) versehen ist.
  5. Wickelkern (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der zwischen dem jeweiligen Grundkörperende (4.1) und der jeweiligen Rohrhülse (6) gebildete jeweilige ringartige Zwischenraum (7) eine Ringstärke (RS) von 5 mm bis 20 mm, vorzugsweise von 8 mm bis 15 mm, aufweist.
  6. Wickelkern (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das jeweilige Grundkörperende (4.1) eine jeweilige axiale Länge (LGE) im Bereich von 15 % bis 45 %, vorzugsweise im Bereich von 20 % bis 35 %, der Länge (LW) des Wickelkerns (1) aufweist.
  7. Wickelkern (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die jeweilige Rohrhülse (6) eine Wandstärke (WS) von 10 mm bis 25 mm, vorzugsweise von 12 mm bis 20 mm, aufweist.
  8. Wickelkern (1) nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die jeweilige Rohrhülse (6) eine vorzugsweise konstante oder annähernd konstante Wandstärke (WS) in Achsrichtung (AR) (Pfeil) aufweist.
  9. Wickelkern (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die jeweilige Rohrhülse (6) mittels mindestens einer einlagigen Schweißung (11) starr an der Grundkörpermitte (4.2) befestigt ist.
  10. Wickelkern (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die jeweilige Rohrhülse (6) aus Stahl und/oder aus einem Kunststoff und/oder einer Werkstoffkombination besteht.
  11. Wickelkern (1) nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kunststoff Verstärkungen aus Fasern, Geweben oder ähnlichem enthält.
  12. Wickelkern (1) nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Grad der Verstärkung zum außenliegenden, zum jeweiligen Lagerzapfen (5) hin gerichteten Bereich (6.1) abnimmt.
  13. Wickelkern (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die jeweilige Rohrhülse (6) mit einem axialen Überlappungsbereich (BÜ) von 100 mm bis 500 mm, vorzugsweise von 200 mm bis 400 mm, an der Grundkörpermitte (4.2) angebracht ist.
  14. Wickelkern (1) nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die jeweilige Rohrhülse (6) im Überlappungsbereich (BÜ) zusätzlich in einem axialen Bereich (BS) von 25 mm bis 150 mm, vorzugsweise von 30 mm bis 100 mm, vorzugsweise durch mindestens einen Schrumpfsitz (13) radial geführt ist.
  15. Wickelkern (1) nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Schrumpfsitz (13) im von der Schweißung (11) abgewandten Bereich des Überlappungsbereichs (BÜ) angebracht ist.
  16. Wickelkern (1) nach Anspruch 14 oder 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens ein Entlastungsfreischnitt (12.1), vorzugsweise eine Entlastungsrille (12.2), im der Schweißung (11) zugewandten Bereich des Überlappungsbereichs (BÜ) angebracht ist.
  17. Wickelkern (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Füllstoff (9.1) und/oder die Beschichtung (9.2) einem flexiblen Material (14) besteht und eine Härte (HF) im Bereich von 20 P&J bis 100 P&J, vorzugsweise von 25 P&J bis 50 P&J, aufweist.
  18. Wickelkern (1) nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Füllstoff (9.1) und/oder die Beschichtung (9.2) aus Polyurethan (PU) (15) oder aus einem Stoff mit ähnlichen Eigenschaften besteht.
  19. Wickelkern (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Grundkörper (4) als ein Hohlkörper (16) ausgebildet ist.
  20. Wickelkern (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die bahnberührte Umfangsfläche (10) durch die beiden Außenumfangsflächen (6.3) der beiden Rohrhülsen (6) und die Außenumfangsfläche (8.1) des im Zwischenbereich (8) eingebrachten Füllstoffs (9.1) oder durch die beiden Außenumfangsflächen (6.3) der beiden Rohrhülsen (6) und die Außenumfangsfläche (4.4) der Grundkörpermitte (4.2) oder durch die Beschichtung (9.2), die auf die Außenumfangsfläche (6.3) der jeweiligen Rohrhülse (6) und die Außenumfangsfläche (4.4) der Grundkörpermitte (4.2) aufgebracht ist, gebildet ist.
  21. Verfahren zur Verbesserung der Wickelqualität einer auf einem Wickelkern (1) kontinuierlich aufgewickelten Materialbahn (3), wobei der Wickelkern (1) aus einem Grundkörper (4) besteht, der je einen an seinen beiden Stirnseiten (4.3) angebrachten Lagerzapfen (5) und eine bahnberührte Umfangsfläche (10) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Wickelkern (1) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20 verwendet wird.
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