Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufwickeln von
bahn- oder bandförmigen Materialien, wie Papier, Folien, Textilien
oder dergleichen, mit mindestens zwei auf einer geschlossenen
Bahn umlaufenden Wickelwellen.
In der DE 37 36 395 wird eine Vorrichtung der eingangs genannten
Art beschrieben, bei der die Wickelwellen außerhalb
des Wickelvorgangs einseitig gelagert verschwenkt werden müssen.
Für den Wickelvorgang wird die Wickelwelle beidseitig
gelagert und anschließend auf die erforderliche Wickeldrehzahl
beschleunigt. Um die Zykluszeiten vom Aufstecken der zu
bewickelnden Hülse auf die Wickelwelle bis zum Abnehmen der
bewickelten Hülse von der Wickelwelle möglichst kurz zu halten,
ist ein schnelles Verschwenken der einseitig gelagerten
Wickelwelle erforderlich. Da jedoch der Trend zu möglichst
langen Wickelhülsen und geringen Durchmessern der Wickelwellen
geht, müssen die Schwenkbewegungen langsam durchgeführt
werden, weil sonst die Wickelwelle mit dem bewickelten Kern
leicht abbrechen kann. Somit verhindern die langsamen
Schwenkbewegungen die gewünschten kurzen Zykluszeiten. Ferner
verlängert die Beschleunigungszeit, mit der die leere Wickelwelle
auf die erforderliche Wickeldrehzahl beschleunigt wird,
die Zykluszeit, da mit dem Wickelvorgang erst nach Erreichen
der Wickeldrehzahl begonnen werden kann.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art dahingehend zu verbessern, dass zukünftig die
Zykluszeiten erheblich verringert werden, wobei gleichzeitig
die oben genannten Nachteile beseitigt werden.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Vorrichtung
zum Aufwickeln von bahn- oder bandförmigen Materialien,
wie Papier, Folien, Textilien oder dergleichen, mit mindestens
zwei auf einer geschlossenen Bahn umlaufenden Wickelwellen,
wobei sie Schwenkarme oder entlang der geschlossenen
Bahn verschiebbare Schiebelager und zwei Führungsgreifer aufweist,
mit denen die Wickelwellen lagerbar und auf der geschlossenen
Bahn verschwenkbar oder verschiebbar sind, wobei
jede Wickelwelle während ihrer Rotation zwischen einem
Schwenkarm und einem Führungsgreifer oder zwischen einem
Schiebelager und einem Führungsgreifer und im rotationslosen
Zustand nur an einem Schwenkarm oder nur an einem Schiebelager
gelagert ist. Somit kann zukünftig die mit einem leeren
Kern zu bewickelnde Wickelwelle zwischen dem Schwenkarm oder
dem Schiebelager und dem Führungsgreifer eingespannt sein
während sie in die für den Wickelvorgang vorgesehene Wickelposition
verschwenkt wird. Durch die beidseitige Lagerung der
Wickelwelle kann die Wickelwelle mit einer schnellen Schwenkbewegung
in die Wickelposition verschwenkt werden, wobei
durch die beidseitige Lagerung auch bei schnellen Schwenkbewegungen
ein Abbrechen der Wickelwelle, auch wenn diese eine
bewickelte Hülse aufweist, zukünftig ausgeschlossen ist. Wegen
ihrer beidseitigen Lagerung kann die Wickelwelle schon
beim Verschwenken in die Wickelposition auf ihre Wickeldrehzahl
beschleunigt werden, so dass mit dem Wickelvorgang sofort
begonnen werden kann, sobald die Wickelwelle ihre Wickelposition
erreicht hat. Folglich wird durch die Erfindung
die Zykluszeit erheblich reduziert und gleichzeitig ein Abbrechen
der Wickelwelle, insbesondere der bewickelten Wickelwelle,
trotz schneller Schwenkbewegungen ausgeschlossen.
Um den technischen Aufwand der erfindungsgemäßen Vorrichtung
möglichst gering zu halten, wird sie bei der Verwendung von
nur zwei Wickelwellen in der Regel Schwenkarme und bei der
Verwendung von drei oder mehr Wickelwellen Schiebelager aufweisen.
Die Schiebelager sind über eine geschlossene, insbesondere
kreisförmige Führungsbahn, wie sie in der DE 41 04
635 A1 beschrieben ist, verschiebbar.
Um die Vorrichtung möglichst flexibel und somit den gesamten
Wickelvorgang Zeit sparend ausführen zu können, können die
Führungsgreifer unabhängig voneinander bewegt werden. Somit
ist es möglich, dass während des Wickelns die Wickelwelle
zwischen einem Führungsgreifer und einem Schwenkarm gelagert
ist, während eine zweite mit einer fertig bewickelten Hülse
versehene Wickelwelle zwischen dem zweiten Führungsgreifer
und einem zweiten Schwenkarm in eine Entladeposition verschwenkt
wird, in der die fertig bewickelte Hülse von der Wickelwelle
heruntergezogen wird. Genauso ist es jedoch auch
möglich, dass während des Wickelvorganges eine zweite Wickelwelle,
die schon mit einer leeren, neu zu bewickelnden Hülse
versehen ist, zwischen dem zweiten Führungsgreifer und dem
zweiten Schwenkarm gelagert ist und in eine Warteposition
verschwenkt wird, dort auf die Wickeldrehzahl beschleunigt
wird, um dann sofort in die Wickelposition verschwenkt werden
zu können, sobald die vorhergehende Wickelwelle fertig bewickelt
worden ist.
Bei einer besonders kostengünstigen Alternative können die
Führungsgreifer auch in einem festen Winkel zueinander angeordnet
sein. Beispielsweise können die Führungsgreifer einen
Winkel von 90° einschließen.
Vorteilhafterweise können die Führungsgreifer auf einer gemeinsamen
Führungsgreiferachse gelagert und verschwenkt werden.
Um die leere neu zu bewickelnde Hülse auf die Wickelwelle
aufschieben zu können oder um die fertig bewickelte Hülse von
der Wickelwelle herunterschieben zu können, können die Führungsgreifer
an die Wickelwellen an- und abkuppelbar sein.
Die Vorrichtung kann mit zwei übereinander angeordneten Andrückwalzen
ausgestattet sein, wobei die neu zu bewickelnde
Wickelwelle kurz nach dem Durchtrennen der Materialbahn oder
des Materialbandes von der oberen auf die untere Andrückwalze
umgesetzt werden kann. Wenn die neu zu bewickelnde Wickelwelle
kurz nach dem Durchtrennen der Materialbahn oder des Materialbandes
von der oberen auf die untere Andrückwalze umgesetzt
wird, ist erst wenig Material aufgewickelt worden, so
dass das Gesamtgewicht der Wickelwelle noch relativ gering
ist und somit die Wickelwelle erst eine vernachlässigbare
Durchbiegung aufweist. Wenn ein Umsetzen der Wickelwelle von
einer Andrückwalze auf eine andere Andrückwalze zu einem späteren
Zeitpunkt, zu dem die Wickelwelle beispielsweise schon
fast fertig bewickelt wäre, geschehen würde, dann würde die
Wickelwelle eine erheblich größere Durchbiegung aufweisen.
Diese große Durchbiegung könnte beim Umsetzen von einer Andrückwalze
auf die andere Andrückwalze zu einem unerwünschten
Versatz der äußeren Wicklungen in Richtung der Wickelwellenachse
führen.
Um den unerwünschten Versatz der aufgewickelten Materialbahn
in Richtung der Wickelwellenachse zu vermeiden, erzielt man
optimale Ergebnisse, wenn die Drehachsen der Andrückwalze und
der Wickelwelle während des Wickelvorganges auf einer Horizontalen
liegen.
Da während des Aufwickelvorganges der Durchmesser der aufgewickelten
Rolle kontinuierlich anwächst, ist es vorteilhaft,
wenn die obere der beiden übereinander angeordneten Andrückwalzen
horizontal bewegt werden kann, um dem anwachsenden
Durchmesser der Rolle Platz zu machen. Damit die untere Andrückwalze
der Schwenkbewegung der Wickelwelle folgen kann,
kann die untere Andrückwalze horizontal und vertikal bewegt
werden.
Bei Wickelwellen mit einer großen Länge ist es vorteilhaft,
wenn sie mit einer Stützrolle abgestützt werden, um die unerwünschte
starke Durchbiegung zu reduzieren und das Aufschieben
von leeren Hülsen zu erleichtern.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Vorrichtung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
- Fig. 1
- zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung
kurz vor dem Durchtrennen der Materialbahn;
- Fig. 2
- zeigt eine Schnittansicht durch zwei Wickelwellen
und zwei Andrückwalzen während des
Durchtrennens der Materialbahn;
- Fig. 3
- zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung
kurz nach dem Umsetzen einer Wickelwelle von
einer oberen auf eine untere Andrückwalze;
- Fig. 4
- zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
der Vorrichtung mit in einem
festen Winkel zueinander angeordneten Führungsgreifern;
- Fig. 5
- zeigt eine Schnittansicht durch eine Wickelwelle
und eine Andrückwalze;
- Fig. 6
- zeigt eine Seitenansicht auf die Wickelwelle
und die Andrückwalze aus Fig. 5.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Aufwickeln eines bahnförmigen
Materials 11 auf eine Hülse 12 oder 13, die auf eine
Wickelwelle 14 bzw. 15 gesteckt ist. Die Wickelwellen 14 und
15 sind an ihrem einen Ende an einem hier nicht näher dargestellten
Schwenkarm und an ihrem anderen Ende an einem Führungsgreifer
16 und 17 gelagert. Die Führungsgreifer 16 und
17 sind auf einer gemeinsamen Führungsgreiferachse 18 gelagert
und um diese entlang einer Kreisbahn 19 verschwenkbar.
Eine obere Andrückwalze 100 drückt nach dem Durchtrennen der
Materialbahn 11 (siehe Fig. 2) die Materialbahn 11 gegen die
auf der Wickelwelle 15 aufgesteckte Hülse 13. Eine untere Andrückwalze
101 drückt während des Wickelvorgangs das Bandmaterial
11 gegen die aufgewickelte Rolle 102. Durch die Andrückwalzen
100 und 101 wird ein faltenfreies Aufwickeln des
Bandmaterials 11 sichergestellt. Außerdem werden durch die
Andrückwalzen 100 und 101 die Ränder des Bandmaterials 11 genau
übereinander, also ohne einen Versatz in Richtung der Wickelwellenachse,
aufgewickelt. Während der Rotation der Wickelwellen
14 und 15 sind diese beidseitig zwischen einem
hier nicht näher dargestellten Schwenkarm und den Führungsgreifern
16 und 17 eingespannt. Rotationslose Wickelwellen
103 und 104 sind jeweils einseitig an einem hier nicht näher
dargestellten Schwenkarm oder einem hier nicht näher dargestellten
Schiebelager einseitig gelagert. Somit können die
Wickelwellen 103 und 104 während des Wickelns der Rolle 102
mit neu zu bewickelnden Hülsen 105 und 106 bestückt werden.
Während des Wickelns der Rolle 102 wird der Führungsgreifer
17 beispielsweise in eine vertikale Position gefahren, in der
sich die Wickelwelle 104 befindet, um an die dort befindliche
Wickelwelle anzukuppeln. Von der vertikalen Position schwenkt
dann der Führungsgreifer 17 mit der angekuppelten Wickelwelle
in die horizontale Position, in der sich zuvor die Wickelwelle
15 befand und nimmt deren Platz ein, während sich die Wickelwelle
15 weiterbewegt hat. Während des Verschwenkens von
der vertikalen in die horizontale Position wird die Wickelwelle
auf ihre Wickeldrehzahl beschleunigt. Dann kann mit der
Wickelwelle 15 sofort nach dem Durchtrennen der Materialbahn
11 ohne Zeitverlust mit dem Wickelvorgang begonnen werden.
Fig. 2 zeigt ein Trennmesser 20 im Moment des Durchtrennens
der Materialbahn 11. Kurz vor dem Durchtrennen der Materialbahn
11 wird die bisher noch nicht an der Wickelwelle 15 anliegende
Andrückwalze 100 (siehe Fig. 1) an die Wickelwelle
15 angedrückt, damit sofort nach dem Durchtrennen der Materialbahn
11 der Wickelvorgang faltenfrei, ohne jeden Qualitätsverlust
beginnen kann. Zum Zeitpunkt des Durchtrennens der
Materialbahn 11 hat sich die Rolle 102 im Uhrzeigersinn entlang
des Kreises 19 (Fig. 1) mit dem Führungsgreifer 16 weiter
bewegt. Die Wickelwelle 15 hat sich mit dem Führungsgreifer
17 unabhängig vom Führungsgreifer 16 ebenfalls ein kleines
Stück nach unten unterhalb der Andrückrolle 100 bewegt.
Somit kann das Trennmesser 20 beim Trennvorgang der Materialbahn
11 ganz dicht unterhalb der auf der Wickelwelle 15 aufgesteckten
Hülse 13 vorbeigeführt werden. Durch den sehr geringen
Abstand des Trennmessers 20 von der Hülse 13 entsteht
eine äußerst geringe freie Materiallänge 21, die mit der ersten
Umdrehung der Wickelwelle nach dem Durchtrennen sofort
eingewickelt wird. Durch die sehr kurze freie Materiallänge
21 ist es ausgeschlossen, dass sich die freie Materiallänge
21 umschlägt und es somit durch den unerwünschten Umschlag
des Bandmaterials 11 zu einer Verdickung am Kern kommt, die
zu einer unrunden Rolle führt.
Fig. 3 zeigt die Vorrichtung 10 zu einem späteren Zeitpunkt
nach dem Durchtrennen der Materialbahn 11 (Fig. 2). Zwischenzeitlich
wurde die Andrückwalze 101 von der Rolle 102 weg
nach oben geführt, so dass die Wickelwelle 15 von der Andrückwalze
100 auf die Andrückwalze 101 umgesetzt werden
konnte. Dabei hat sich der Führungsgreifer 17 mit der Wickelwelle
15 ein kleines Stück im Uhrzeigersinn auf der Kreisbahn
19 weiter bewegt. Der Führungsgreifer 16 kann jetzt von der
Wickelwelle 14 abgekuppelt werden, damit die Hülse 12 mit der
darauf befindlichen Rolle 102 von der Wickelwelle 14 abgenommen
werden kann. Nach dem Abnehmen der Rolle 102 kann dann
der Führungsgreifer 16 unabhängig vom Führungsgreifer 17 in
bestimmte weitere Positionen verschwenkt werden, um an eine
andere Wickelwelle anzukuppeln, die eine neu zu wickelnde
leere Hülse aufgenommen hat.
Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung 40 mit einem Führungsgreifer 41
und 42. Die Führungsgreifer 41 und 42 sind in einem festen
Winkel von 90° zueinander angeordnet. Durch die in einem
festen Winkel zueinander angeordneten Führungsgreifer 41 und
42 lässt sich die Vorrichtung 40 besonders kostengünstig realisieren.
An dem Führungsgreifer 42 ist eine Wickelwelle 43,
auf der eine Rolle 44 aufgewickelt wird, angeordnet. Nach dem
Durchtrennen einer Materialbahn 45 wird der Wickelvorgang auf
einer Wickelwelle 46 begonnen und der Führungsgreifer 42 von
der Wickelwelle 43 und der Führungsgreifer 41 von der Wickelwelle
46 abgekuppelt. Da die Führungsgreifer 41 und 42
fest miteinander verbunden sind, geschieht das Abkuppeln von
den Wickelwellen 43 und 46 gleichzeitig. Damit die Wickelwelle
46 trotz des abgekuppelten Führungsgreifers 41 bewickelt
werden kann, ist sie im Endbereich, in dem sie bis zum Abkuppeln
des Führungsgreifers 41 durch den Führungsgreifer 41
gelagert war, zusätzlich durch ein stationäres hier nicht näher
dargestelltes Lager gelagert. Nach dem Abkuppeln der Führungsgreifer
41 und 42 von den Wickelwellen 43 und 46 werden
die Führungsgreifer 41 und 42 um 90° gegen den Uhrzeigersinn
verschwenkt. Somit kann die fertige Rolle 44 von der Wickelwelle
43 abgenommen werden. In der jetzt nach oben verschwenkten
vertikalen Position des Führungsgreifers 41 kann
dieser an eine Wickelwelle 47 und der Führungsgreifer 42 an
die momentan wickelnde Wickelwelle 46 angekuppelt werden. Anschließend
werden die Führungsgreifer 41 und 42 um 90° im
Uhrzeigersinn verschwenkt, so dass der Führungsgreifer 41
wieder eine horizontale und der Führungsgreifer 42 wieder eine
vertikale Position einnimmt. Zu Beginn des Verschwenkens
der Führungsgreifer 41 und 42 um 90° wird die Wickelwelle 46
von einer Andrückwalze 48 auf eine Andrückwalze 49 umgesetzt,
wobei die Andrückwalze 49 nach dem Durchtrennen der Materialbahn
45 nach oben dicht unterhalb der Andrückwalze 48 bewegt
wurde. Beim weiteren Verschwenken verschwenkt der Führungsgreifer
42 mit der Wickelwelle 46 in die untere vertikale Wickelposition,
wobei die Andrückwalze 49 immer in der Weise an
der aufgerollten Materialbahn anliegt, dass der Mittelpunkt
der Wickelwelle 46 und der Mittelpunkt der Andrückwalze 49
auf einer Horizontalen liegen. Wenn die Wickelwelle 46 in der
unteren vertikalen Wickelposition fertig bewickelt ist, wird
die Matrialbahn wieder durchtrennt und der beschriebene Zyklus
wiederholt sich.
Fig. 5 zeigt eine auf eine Wickelwelle 50 aufgewickelte Rolle
51, die von einer Andrückwalze 52 beim Wickelvorgang angedrückt
wird. Aufgrund des großen Gewichtes des aufgewickelten
Materials erfährt die Rolle 51 eine Durchbiegung 53 und die
Wickelwelle 50 einen Durchbiegung 54. Wegen der Durchbiegung
53 der Rolle 51 ist es wichtig, dass die Drehachse der Andrückwalze
52, spätestens sobald die Durchbiegung 53 ein kritisches
Maß überschritten hat, und die Drehachse der Wickelwelle
50 im Wesentlichen auf einer Horizontalen liegen. Wenn
sich nach dem Erreichen der kritischen Durchbiegung 53 die
Andrückwalze 52 unterhalb der dargestellten Position befände,
würde die Andrückwalze 52 nicht mehr mit ihrer gesamten Länge
an der Rolle 51 anliegen, so dass es infolge der Durchbiegung
53 zu einem Versatz der äußeren Wicklungen der aufgewickelten
Rolle 51 in axialer Richtung käme. Dieser Versatz ist unerwünscht,
da er eine Qualitätseinbuße der fertig gewickelten
Rolle 51 darstellt. Deshalb ist während des Wickelvorganges
immer darauf zu achten, dass die Drehachse der Andrückwalze
52 und die Drehachse der Wickelwelle 50 ab dem Erreichen einer
kritischen Durchbiegung 53 immer auf einer Horizontalen
liegen. In einem frühen Wickelstadium können jedoch die Drehachse
der Andrückwalze 52 und die Drehachse der Wickelwelle
50 noch vertikal zueinander versetzt sein, da die Durchbiegung
der Wickelwelle 50 in dieser Phase noch vernachlässigbar
gering ist. Dadurch ist ein Umsetzen der Wickelwelle 50 von
einer oberen Andrückwalze auf eine untere Andrückwalze (siehe
Fig. 3) ohne Qualitätseinbußen möglich.
Fig. 6 zeigt eine Wickelwelle 60, auf der eine Vielzahl von
Hülsen 61 aufgesteckt ist. Auf die Hülsen 61 werden gleichzeitig
mehrere hier nicht näher dargestellte Materialbänder
aufgewickelt. Mit Voranschreiten des Wickelvorganges erhöht
sich das Gesamtgewicht aus Wickelwelle 60 und aufgewickeltem
Material, so dass sich die Wickelwelle 60 immer stärker
durchbiegt. In Folge der zunehmenden Durchbiegung kann eine
Andrückwalze 62 nicht mehr über ihre gesamte Länge an der Wickelwelle
60 und somit nicht an allen Hülsen 61 anliegen. Somit
kommt es bei den Hülsen 61, die nicht mehr im Kontakt mit
der Andrückwalze 62 sind, zu einem unerwünschten Versatz in
Richtung der Wickelwellenachse. Deshalb ist es wichtig, dass
die Drehachsen der Andrückwalze 62 und der Wickelwelle 60 im
Wesentlichen auf einer Horizontalen liegen (siehe Fig. 5).