EP1661835B1 - Tragwalzen-Wickelmaschine - Google Patents

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EP1661835B1
EP1661835B1 EP05109925A EP05109925A EP1661835B1 EP 1661835 B1 EP1661835 B1 EP 1661835B1 EP 05109925 A EP05109925 A EP 05109925A EP 05109925 A EP05109925 A EP 05109925A EP 1661835 B1 EP1661835 B1 EP 1661835B1
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EP
European Patent Office
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winding
roller
supporting
roll
winding machine
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EP05109925A
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Andreas Koronai
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Voith Patent GmbH
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Voith Patent GmbH
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    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H18/00Winding webs
    • B65H18/08Web-winding mechanisms
    • B65H18/14Mechanisms in which power is applied to web roll, e.g. to effect continuous advancement of web
    • B65H18/16Mechanisms in which power is applied to web roll, e.g. to effect continuous advancement of web by friction roller
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2301/00Handling processes for sheets or webs
    • B65H2301/40Type of handling process
    • B65H2301/41Winding, unwinding
    • B65H2301/413Supporting web roll
    • B65H2301/4137Supporting web roll on its outer circumference
    • B65H2301/41372Supporting web roll on its outer circumference rollers or balls arrangement
    • B65H2301/41376Supporting web roll on its outer circumference rollers or balls arrangement arranged in a non-stationary manner, i.e. changing according to actual roll diameter
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2408/00Specific machines
    • B65H2408/20Specific machines for handling web(s)
    • B65H2408/23Winding machines
    • B65H2408/235Cradles

Definitions

  • the invention relates to a carrier roll winding machine for winding a material web, in particular a paper or board web, according to the preamble of claim 1.
  • a carrier roll winding machine for example, from DE 101 15 862 A1 known.
  • Carrier roll winding machines are used for winding paper or cardboard webs to wound rolls.
  • the carrier roll winding machines have, for example, two driven carrier rolls, on which the winding rolls rest during winding side by side with aligned sleeves. It is also known to influence the hardness of a supported on two parallel support rollers winding during winding by load distribution of the roll on the support rollers. For this purpose, rolls of the same or different diameters are used, which are arranged in different horizontal planes. The influencing of the winding hardness is done by so-called load rollers. The additional load on the sleeves or reels is particularly important at the beginning of the winding process. This is intended to achieve a defined winding hardness.
  • the winding hardness is more and more determined by the increasing weight of the winding roll.
  • the pressure of the loading roller is accordingly reduced until it almost floats over the winding roller. From this point on, however, it is no longer possible to a significant degree to influence the winding hardness via the pressure roller; This is determined exclusively by the nip geometry and the own weight. However, since the optimal winding structure has a decreasing winding hardness to the outside, a further relief of the winding roll would be in the nips with the support rollers desirable.
  • Carrier roll winding machines with carrier rolls of different diameters are also used. It is known that when winding on the support roller of smaller diameter receives a harder winding than during winding on the support roller of larger diameter. Attempts have been made to avoid the disadvantage that, as the winding diameter increases, the inner region of the roll is radially compressed by the outer region, since the winding process has begun with a greater winding hardness. However, this type of winding resulted in too high a hardness of the coil in the outer region. It created wrinkles, places and cracks.
  • a carrier roll winding machine is further from the EP 0 829 438 B1 known, according to which the winding roll is wound above a support roller.
  • the side of the winding roll a support device is provided by the winding roller is at least partially supported during the winding process.
  • the support device is displaced during winding along the circumference of the winding roll.
  • the structure of the wound roll to be produced is profiled in the direction of the width or the circumference by loading or supports via independently controllable load-carrying units.
  • this object is achieved in a carrier roll winding machine of the type mentioned above in that the guide points of the rockers are above the axis of the first support roller.
  • the second and the third support roller have a smaller diameter than the first support roller.
  • the second and the third support roller elastically, in particular by means of a spring, a pneumatic or a hydraulic cylinder or an elastic coating, are supported against the winding roll.
  • a winding machine ( Fig. 1 - 4th ) has a support roller 1, which is positioned substantially vertically below a winding tube 2.
  • the winding tube 2 is connected to a winding of a material web to a winding roll 3 ( Fig. 2-4 ).
  • Side of the winding tube 2 are two support rollers 4, 5 on the winding tube 2 and on the winding roller 3 at.
  • the support rollers 4, 5 are mounted in each case by means of rockers 6, 7 pivotable about guide points 8 and 9, respectively.
  • the guide points 8 and 9 of the rockers 6, 7 are in this case above the axis of the first support roller first
  • the coiled cores 2 are arranged side by side in the winding tube set from both sides Guiding heads tensioned in the axial direction.
  • the individual winding tube 2 or a plurality of winding tubes 2 is located on or in the vicinity of the zenith, ie the uppermost point, on the circumference of the support roller 1.
  • the support rollers 4, 5 hold them in position and provide the necessary line loads for transmitting the torques necessary for the winding structure.
  • the back-up rolls 4, 5 have a smaller diameter than the back-up roll 1.
  • the support rollers 4, 5 preferably pivot on a circular path to the outside.
  • the winding tubes 2 are guided on a tilted to the vertical guide upwards.
  • the back-up rollers can also perform other forms of pivotal movements in other embodiments.
  • the support rollers with increasing diameter of the winding roll 3 exert an ever decreasing pressure on the winding roll 3 and finally take over more and more the function of a support roller, as it has the support roller 1.
  • the winding roller 3 grows substantially vertically above the support roller 1 upwards.
  • one of them is position-controlled and the other pressure-controlled.
  • each (not shown) measuring arrangements for determining the position or the contact pressure of the support rollers 4, 5 with respect to the winding roll 3 is present, the measurement results determined by each of control devices for controlling the optimum pressure and the optimal position of the support rollers 4, the fifth pass on.
  • the back-up rollers 4, 5 exert a controllable pressure on the winding roll 3 with increasing diameter of the winding roll 3 and finally more and more assume the function of a supporting roll, such as the back-up roll 1.
  • the pressures are chosen so that the specific nip loads of all three back-up rolls 1, 4 and 5 are as low as possible be kept to avoid the winding errors or to produce bobbins with larger diameters can.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Tragwalzen-Wickelmaschine zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Tragwalzen-Wickelmaschine ist beispielsweise aus der DE 101 15 862 A1 bekannt.
  • Tragwalzen-Wickelmaschinen werden zum Aufwickeln von Papier- oder Kartonbahnen zu Wickelrollen eingesetzt. Die Tragwalzen-Wickelmaschinen weisen beispielsweise zwei angetriebene Tragwalzen auf, auf denen die Wickelrollen beim Aufwickeln nebeneinander mit fluchtenden Hülsen aufliegen. Dabei ist es auch bekannt, die Härte eines auf zwei zueinander parallelen Tragwalzen abgestützten Wickels beim Aufwickeln durch Lastverteilung des Wickels auf die Tragwalzen zu beeinflussen. Zu diesem Zweck werden Tragwalzen gleichen oder verschiedenen Durchmessers verwendet, die in unterschiedlichen Horizontalebenen angeordnet sind. Die Beeinflussung der Wickelhärte erfolgt durch sogenannte Belastungswalzen. Die zusätzliche Belastung der Hülsen oder Wickel ist besonders zu Beginn des Wickelvorgangs wichtig. Dadurch soll eine definierte Wickelhärte erreicht werden. Bei ansteigendem Wickeldurchmesser wird die Wickelhärte immer mehr durch die ansteigende Gewichtskraft der Wickelrolle bestimmt. Der Druck der Belastungswalze wird dementsprechend vermindert, bis diese nahezu über der Wickelrolle schwebt. Ab diesem Zeitpunkt ist es jedoch nicht mehr im nennenswerten Umfang möglich, über die Druckwalze die Wickelhärte zu beeinflussen; diese wird ausschließlich durch die Nipgeometrie und die eigene Gewichtskraft bestimmt. Da der optimale Wickelaufbau allerdings eine nach außen abnehmende Wickelhärte aufweist, wäre eine weitere Entlastung der Wickelrolle in den Nips mit den Tragwalzen wünschenswert.
  • Es kommen auch Tragwalzen-Wickelmaschinen mit Tragwalzen unterschiedlichen Durchmessers zum Einsatz. Hierbei ist es bekannt, dass man beim Wickeln auf der Tragwalze kleineren Durchmessers eine härtere Wicklung als beim Wickeln auf der Tragwalze größeren Durchmessers erhält. Man hat versucht, den Nachteil, dass mit zunehmendem Wickeldurchmesser der innere Bereich des Wickels vom äußeren Bereich radial zusammengedrückt wird, dadurch zu vermeiden, dass man den Wickelvorgang mit einer größeren Wickelhärte begonnen hat. Diese Art des Wickelns führte jedoch zu einer zu hohen Härte des Wickels im äußeren Bereich. Es entstanden Falten, Platzstellen und Risse.
  • Um diesen Nachteil zu vermeiden, hat man sich in der Vergangenheit mit kleineren Wickeldurchmessern begnügt, bei denen die Wickelhärte auch im äußeren Bereich unter einer tragbaren Grenze lag. Ferner zeigte sich, dass beim Abwickeln einer Materialbahn die Bearbeitung der Materialbahn an einer der Wickelmaschine nachgeordneten Station Genauigkeitsprobleme mit sich brachte. Bei einem Querschneider konnte das vorgegebene Format nicht genau eingehalten werden. Es wurde festgestellt, dass dieser Effekt auf wechselndem Zug in der Warenbahn zurückzuführen war. Messungen der Wicklungshärte über den Wickeldurchmesser zeigten, dass diese um einen mittleren Wert schwankte.
  • In der DE 31 21 039 C3 und der EP 0 640 544 B1 werden Verfahren zum Wickeln einer Materialbahn auf zwei Tragwalzen unterschiedlichen Durchmessers beschrieben. Hierbei liegt entweder die kleinere Tragwalze mit ihrer Achse insbesondere während des gesamten Wickelvorgangs, unverändert in einer Horizontalebene über oder unter der Horizontalebene, in der die Achse der größeren Tragwalze liegt, wobei die Achse des Wickels zwischen den Vertikalebenen der Achsen der Tragwalzen gehalten wird, oder die Achse der größeren Tragwalze liegt höher als die Achse der kleineren Tragwalze und die Wickelvorrichtung weist Achsverlagerungsmittel zum achsparallelen Verlagern der Achse der kleineren Tragwalze bezüglich der Achse der größeren Tragwalze auf.
  • Eine Tragwalzen-Wickelmaschine ist ferner aus der EP 0 829 438 B1 bekannt, gemäß der die Wickelrolle oberhalb einer Stützrolle aufgewickelt wird. Seitlich der Wickelrolle ist eine Stützvorrichtung vorhanden, durch die die Wickelrolle während des Wickelvorgangs zumindest teilweise abgestützt wird. Die Stützvorrichtung wird während des Aufwickelns entlang des Umfangs der Wickelrolle verschoben. Der Aufbau der herzustellenden Wickelrolle wird in Richtung der Breite oder des Umfangs durch Belasten oder Stützen über unabhängig steuerbare Belastungs-Trage-Einheiten profiliert.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Tragwalzen-Wickelmaschine zu schaffen, in der eine Wickelrolle mit einem über den gesamten Wickel gleichförmigen Aufbau der gewickelten Materialbahn aufweist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Tragwalzen-Wickelmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Führungspunkte der Schwingen oberhalb der Achse der ersten Stützwalze liegen.
  • Damit ist es gemäß der Erfindung möglich, eine Wickelrolle mit einem harten Wickelkern und einer mit anwachsendem Wickel reduzierten Linienlast im Nip herzustellen. Es wird eine völlig neue Wickeltechnologie geschaffen, in der die Vorteile der Wickelmaschine mit einer Stützwalze, die in der kontrollierbare Wickelhärte und den vor allem bei großen Wickeln geringen Nipkräften besteht, und der Tragwalzen-Wickelmaschine kombiniert, die in einer preisgünstigen Konstruktion und hoher Produktivität besteht. Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit, vibrationsarme Papiere so aufzuwickeln, dass die Gefahr eines "Roll Kick-outs" minimiert wird. Unter einem "Roll Kick-out" versteht man ein durch Vibrationen hervorgerufenes unbeabsichtigtes Herausspringen der Wickelrollen aus dem Wickelbett.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Mit Vorteil wird vorgesehen, dass die zweite und die dritte Stützwalze einen kleineren Durchmesser als die erste Stützwalze aufweisen. Dadurch lassen sich auch Wickelhülsen mit kleinen Durchmessern mit größtmöglicher Sorgfalt bewickeln.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass sich die zweite und die dritte Stützwalze elastisch, insbesondere mittels einer Feder, eines Pneumatik- oder eines Hydraulikzylinders oder einer elastischen Beschichtung, gegen die Wickelrolle abstützen.
  • Von Vorteil ist es darüber hinaus, wenn die zweite Stützwalze positionsgeregelt und die dritte Stützwalze druckgeregelt bezüglich der Wickelrolle angeordnet sind. Zur besseren Kernanwicklung der Wickelrolle auf der Wickelhülse wird durch die Stützwalzen auf die Außenlagen des Papiers jeweils ein Drehmoment ausgeübt.
  • Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen
  • Fig. 1-4
    schematische Ansichten einer zwischen drei Stützwalzen gehaltenen Wickelrolle, die mit einer Materialbahn bewickelt wird, zu verschiedenen Zeitpunkten während des Wickelvorgangs.
  • Eine Wickelmaschine (Fig. 1 - 4) weist eine Stützwalze 1 auf, die im wesentlichen senkrecht unterhalb einer Wickelhülse 2 positioniert ist. Die Wickelhülse 2 wird mit einem Wickel einer Materialbahn zu einer Wickelrolle 3 (Fig. 2-4) bewickelt. Seitlich der Wickelhülse 2 liegen zwei Stützwalzen 4, 5 an der Wickelhülse 2 bzw. an der Wickelrolle 3 an. Die Stützwalzen 4, 5 sind jeweils über Schwingen 6, 7 schwenkbar um Führungspunkte 8 bzw. 9 gelagert. Die Führungspunkte 8 bzw. 9 der Schwingen 6, 7 liegen hierbei oberhalb der Achse der ersten Stützwalze 1.
  • Mehrere Hülsen mit auf ihnen aufgewickelten Wickeln von aus durch Schneiden einer einzigen Materialbahn in Längsrichtungen entstandenen Teilbahnen können in Achsrichtung fluchtend zwischen den Stützwalzen 1, 4 und 5 nebeneinanderliegen, wie dies bei einer heute bekannten Doppeltragwalzen-Wickelmaschine bekannt ist. Die nebeneinander angeordneten Wickelhülsen 2 werden durch die von beiden Seiten in den Wickelhülsensatz hineinfahrenden Führungsköpfe in axialer Richtung gespannt. Im Initialstadium liegt die einzelne Wickelhülse 2 oder eine Mehrzahl von Wickelhülsen 2 auf oder in der Nähe des Zenits, d. h. des obersten Punktes, auf dem Umfang der Stützwalze 1 auf. Die Stützwalzen 4, 5 halten sie in Position und sorgen für die notwendigen Linienlasten zur Übertragung der für den Wickelaufbau notwendigen Drehmomente. Durch den einstellbaren Druck, welchen die Stützwalzen 4, 5 auf die Wickelhülse 2 bzw. die Wickelhülsen 2 ausüben, wird die Wickelhärte der Wickelrolle 3 gezielt beeinflusst. Die Stützwalzen 4, 5 haben einen kleineren Durchmesser als die Stützwalze 1.
  • Bei wachsendem Wickeldurchmesser schwenken die Stützwalzen 4, 5 vorzugsweise auf einer kreisähnlichen Bahn nach außen. Dabei werden die Wickelhülsen 2 auf einer zur Vertikalen geneigten Führung nach oben geführt. Die Stützwalzen können in anderen Ausgestaltungsformen auch andere Formen von Schwenkbewegungen vollziehen. Während des Wickelvorgangs üben die Stützwalzen mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle 3 einen immer geringer werdenden Druck auf die Wickelrolle 3 aus und übernehmen schließlich mehr und mehr die Funktion einer Tragwalze, wie sie die Stützwalze 1 hat.
  • Während der Bewegung der Stützwalzen 4, 5 wächst die Wickelrolle 3 im wesentlichen senkrecht oberhalb der Stützwalze 1 nach oben. Zur Vermeidung einer Überbestimmung des Systems aus den Stützwalzen 4 und 5 wird eine von ihnen positionsgeregelt und die andere druckgeregelt. Hierbei sind jeweils (nicht dargestellte) Messanordnungen zur Bestimmung der Position bzw. des Anpressdrucks der Stützwalzen 4, 5 gegenüber der Wickelrolle 3 vorhanden, die die von ihnen ermittelten Messergebnisse jeweils an Regeleinrichtungen zur Regelung des optimalen Drucks und der optimalen Position der Stützwalzen 4, 5 weitergeben. Während des Wickelvorgangs üben die Stützwalzen 4, 5 mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle 3 einen kontrollierbaren Druck auf die Wickelrolle 3 aus und übernehmen schließlich mehr und mehr die Funktion einer stützenden Walze, wie sie die Stützwalze 1 hat. Die Drücke sind so gewählt, dass die spezifischen Niplasten aller drei Stützwalzen 1, 4 und 5 so gering wie möglich gehalten werden, um die Wickelfehler zu vermeiden oder um Wickelrollen mit größeren Durchmessern erzeugen zu können.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Stützwalze
    2
    Wickelhülse
    3
    Wickelrolle
    4
    Stützwalze
    5
    Stützwalze
    6
    Schwinge
    7
    Schwinge
    8
    Führungspunkt
    9
    Führungspunkt

Claims (4)

  1. Tragwalzen-Wickelmaschine zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf eine Hülse (2) zu einer Wickelrolle (3) mittels einer ersten Stützwalze (1), die wenigstens im wesentlichen unterhalb der Wickelrolle (3) angeordnet ist, wobei auf beiden Seiten der Wickelrolle (3) oberhalb der ersten Stützwalze (1) eine zweite und eine dritte Stützwalze (4, 5) angeordnet sind, die jeweils mit der Wickelrolle (3) einen Nip bilden, und wobei die zweite und die dritte Stützwalze (4, 5) jeweils auf Führungspunkte (8, 9) aufweisenden Schwingen (6, 7) gegenüber der Wickelrolle (3) schwenkbar angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Führungspunkte (8, 9) der Schwingen (6, 7) oberhalb der Achse der ersten Stützwalze (1) liegen.
  2. Tragwalzen-Wickelmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zweite und die dritte Stützwalze (4, 5) einen kleineren Durchmesser als die erste Stützwalze (1) aufweisen.
  3. Tragwalzen-Wickelmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zweite und die dritte Stützwalze (4, 5) elastisch, insbesondere mittels eine Feder, eines Pneumatik- oder Hydraulikzylinders oder einer elastischen Beschichtung der zweiten und der dritten Stützwalze (4, 5), gegen die Wickelrolle (3) drücken oder diese stützen.
  4. Tragwalzen-Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zweite Stützwalze (4) positionsgeregelt und die dritte Stützwalze (5) liniendruckgeregelt bezüglich der Wickelrolle (3) angeordnet ist.
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