EP1681254B1 - Rollenwicklerwalze - Google Patents

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Publication number
EP1681254B1
EP1681254B1 EP20050111123 EP05111123A EP1681254B1 EP 1681254 B1 EP1681254 B1 EP 1681254B1 EP 20050111123 EP20050111123 EP 20050111123 EP 05111123 A EP05111123 A EP 05111123A EP 1681254 B1 EP1681254 B1 EP 1681254B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
damping material
roll
roller
drum according
winder drum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Not-in-force
Application number
EP20050111123
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP1681254A2 (de
EP1681254A3 (de
Inventor
Georg Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1681254A2 publication Critical patent/EP1681254A2/de
Publication of EP1681254A3 publication Critical patent/EP1681254A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1681254B1 publication Critical patent/EP1681254B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H18/00Winding webs
    • B65H18/02Supporting web roll
    • B65H18/023Supporting web roll on its outer circumference
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B65H18/20Mechanisms 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B65H18/26Mechanisms for controlling contact pressure on winding-web package, e.g. for regulating the quantity of air between web layers
    • 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
    • B65H2301/414Winding
    • B65H2301/4148Winding slitting
    • B65H2301/41486Winding slitting winding on two or more winding shafts simultaneously
    • B65H2301/414866Winding slitting winding on two or more winding shafts simultaneously on bed rollers

Definitions

  • the invention relates to a roller winder roller with a roller core, which has a functional coating radially on the outside.
  • Such a roller winder roller is made, for example EP 0 679 595 B1 known.
  • a material web for example a paper web
  • the winding is still a longitudinal cutting of the web to sub-webs upstream, so that a plurality of web rolls are wound simultaneously in the reel winder.
  • carrier roll winders in which the roll or rolls rest with their weight on two or more support rolls
  • contact roll winders in which the rolls are held centrically and bear against only one contact roll.
  • a part of the roller weight is absorbed by the contact roller.
  • the contact roller winder is also referred to as a back-up roller winder.
  • a carrier roll winder there is often still a loading or rider roll, which presses at the beginning of a winding process, a roll core with a winding roll based thereon with an increased force in the winding bed formed by the support rollers to produce a certain winding tension profile.
  • the functional coating is formed by an elastomer.
  • the functional coating now allows a bearing or contact nip widened in relation to a steel roller between the roller winder roller and the winding roller. Roller winder rollers with a functional coating bring improved winding results and make it possible to use winder rollers with a larger one. Winding diameter than steel rolls.
  • the invention has for its object to improve the performance of a reel winder.
  • This hardness corresponds to a range of 50 to 90 Shore A. Such hardnesses have been proven. The functional coating still retains its
  • Support, support, load or contact function ie with the function covering to reach the desired contact behavior between the forming roll and the roller winder roller.
  • the vibration energy generated during winding "consumed", that is converted mainly into heat energy.
  • the damping material thus ensures that vibrations that are unavoidable during winding, are damped as they emerge, so that the risk of Aufschwingens remains lower. Since some of the vibrations are most likely due to the contact between the winding roll and the roll winder roll, the vibrations are damped at the point of their formation.
  • the functional coating is incompressible and the damping material is compressible.
  • An incompressible material has a volume constancy, that is, in the area of contact between the roll winder roll and the winding roll, only a displacement of material from one position to another position takes place.
  • the damping material is compressible, ie it changes its volume. Due to the change in volume, which leads to a decrease in volume on entry of the damping material into the nip between the roller winder roller and the winding roller and on exiting to an increase in volume, an internal friction is generated, which has the corresponding heat generation result.
  • the cushioning material is selected from a group of materials including polyurethane (PUR), isoprene-isobutylene copolymer (IIR) and fluorocarbon elastomer (FCM).
  • PUR polyurethane
  • IIR isoprene-isobutylene copolymer
  • FCM fluorocarbon elastomer
  • damping material extends to the roll surface. On the one hand, this facilitates the production. On the other hand, the damping material is compressed directly by the winding roll. Finally, there is an undisturbed heat dissipation to the outside.
  • the functional coating and the damping material preferably have the same hardness.
  • the hardness does not have to be exactly the same. Certain deviations are entirely permissible. With the same winding hardness, the roller winder roller has virtually the same properties over its entire surface.
  • the damping material has a radially-averaged width corresponding to 0.2 to 1.5 times the radially-averaged width of the function pad between the damping material.
  • the width corresponds to the extension in the axial direction of the roller winder roller. It is therefore arranged alternately damping material and functional coating, wherein the ratio of the corresponding extensions in the axial direction is the above-mentioned 0.2 to 1.5 times.
  • the average width is the mean value of the width over the radial direction. If the damping material has a rectangular cross section, then the average width corresponds to the width of the rectangle.
  • the function coating has a radial thickness in the range of 5 to 20 mm. Such a thickness is sufficient to ensure the winding and support function on the one hand and the damping function on the other hand.
  • the damping material has a radial extent which corresponds to 0.1 to 0.8 times the radial thickness of the functional lining.
  • the damping material must therefore not necessarily have the same radial thickness as the functional coating. This has the advantage that the functional coating provides the necessary mechanical stability, while the damping material ensures damping.
  • the damping material is embedded in at least one groove which is formed in the functional lining.
  • a groove can be produced, for example, in the production of the function covering.
  • the groove can also be subsequently produced, for example by milling or boring. You can also provide several grooves next to each other.
  • the groove In the region of its opening, the groove preferably has a reduced width in the axial direction relative to a region located radially further inward.
  • the groove has a polygon shape or an ellipse shape in cross section.
  • a preferred embodiment of a polygon shape is, for example, a trapezoidal shape.
  • a preferred embodiment of an ellipse shape is, for example, a circular shape.
  • the groove is formed as a screw groove.
  • the groove may be helically guided so that it extends substantially over the entire axial length of the roller winder roller. It is also possible to accommodate a plurality of grooves, as it were, as a multi-thread screw thread on the surface of the roll.
  • the helical groove has the advantage that during one revolution of the roller winder roller, the opening of the groove migrates in the axial direction over the surface of the winding roller. An impression of the groove in the surface of the winding roll is therefore avoided.
  • the function coating and the damping material are vulcanized together on the roll core.
  • This can be achieved, for example, by winding the functional covering in the form of bands and the damping material likewise in the form of bands on the circumference of the roll core and then finishing them together by a thermal treatment.
  • At least one Heilab 2010nut provided in the functional coating.
  • adhering to the web of air is drawn into the nip between the winding roll and the roll winder roller.
  • the use of a Heilab 2010nut is known. If you now ensure that the Heilab2020nut is arranged only or at least predominantly in the functional area, then the damping behavior of the roller is not affected by this Gutab 2010nut.
  • Fig. 1 shows a support roll winding device 1 with two support rollers 2, 3, which together form a winding bed 4, in which a winding roller 5 is located.
  • a winding roller 5 is located in the winding bed 4, several winding rollers 5 are adjacent to each other in the axial direction.
  • At least one of the support rollers 2, 3 is driven.
  • this support roller 2, 3 rotates, then the winding roller 5 is rotated by friction and thereby pulls a material web, not shown, for example, a paper web on itself.
  • a loading roller 6 is provided above the winding bed 4.
  • the loading roller 6 moves with increasing diameter of the winding roll 5 upwards.
  • Each of the rollers, so the two support rollers 2, 3 and the loading roller 6, may have at its periphery a functional coating, in connection with the FIGS. 3 to 7 is discussed in more detail.
  • Fig. 2 shows another embodiment of a winding device 7, which is designed as a so-called back-up roll winder.
  • the winding device 7 has a central roller 8, which can also be referred to as a support or contact roller.
  • a central roller 8 At the central roller 8 are winding rollers 9, 10 and although in the axial direction to each other offset to a gap.
  • These bobbins 9, 10 are held centric. You can also have a center drive 11, 12.
  • the winding rollers 9, 10 are in the two upper quadrants on the central roller 8 at.
  • the central roller 8 is provided with a functional coating, in connection with the FIGS. 3 to 7 will be described in more detail.
  • Fig. 3 shows now in longitudinal section a section of a roller W.
  • This roller can, as mentioned above, one of the two support rollers 2, 3, the loading roller 6 or the central roller 8 be.
  • the roller W has a roller core 15, which may also be referred to as a carrier shell.
  • the roll core 15 is formed, for example, from steel or other solid material.
  • the roll core 15 should be made sufficiently stable in order not to be deformed by the adjacent winding rollers 5 and 9, 10.
  • a primer layer 16 On the circumference of the roll core 15 is first a primer layer 16. On the primer layer 16, a function pad 17 is applied. Until then, the structure of the roller W is consistent with a structure, such as in EP 0 679 595 B1 is shown.
  • the functional coating is formed by an elastomeric material that is virtually incompressible, i. has a volume constancy.
  • a coating is offered for example by the company Voith Paper GmbH, Krefeld, Germany, under the name "ElaCare”, “ElaGrip” or "MultiDrive”.
  • the damping material 18 is compressible. It may for example be formed from polyurethane (PUR), isoprene-isobutylene copolymer (IIR), fluorocarbon elastomer (FCM) or a combination of these materials.
  • PUR polyurethane
  • IIR isoprene-isobutylene copolymer
  • FCM fluorocarbon elastomer
  • the winding roller 5 or the winding rollers 9, 10 rotates.
  • the carrier rollers 2, 3, the loading roller 6 and the central roller 8 are pressed in the area of contact with the respective winding rollers.
  • the damping material 18 this leads to compression and subsequent decompression.
  • This volume change is the stronger, the stronger the winding roll swings during winding.
  • the volume change is associated with a heat development. The heat is removed from the oscillation process.
  • the damping material 18 thus leads to an effective damping of the vibrations occurring during winding and that directly at the point of origin.
  • the damping material 18 is arranged in a helically encircling groove 19.
  • a plurality of helically encircling grooves 19 may be provided so that one practically receives a multi-start screw groove.
  • the functional coating 17 has a radial thickness S in the range of 5 to 20 mm.
  • the groove 19 and thus the damping material 18 has a radial extent T, which corresponds to 0.1 to 0.8 times the thickness S of the functional lining 17.
  • the damping material 18 in this case extends to the surface 20 of the roller W, ie the functional coating 17 and the damping material 18 form a smooth peripheral surface.
  • an air discharge groove 21 may also be provided here, but will be arranged mainly in the function coating 17.
  • the damping material 18 in cross-section rectangular design of the damping material 18 alternate in the axial direction of the roller W seen the damping material 18 and the functional coating 17 on the surface.
  • the damping material 18 has a width A (ie a Extension in the axial direction) which corresponds to 0.2 to 1.5 times the width B of the functional covering 17, more precisely the width of the sections of the functional covering 17 between the regions formed from damping material 18. It is provided that the hardness of functional coating 17 and damping material 18 are approximately equal, so that the winding roller 5 and 9, 10 is supported over the entire axial length of the roller W is substantially uniform.
  • the functional coating 17 may have a hardness of 30 to 100 P & J and the damping material may have a hardness in the range of 25 to 110 P & J.
  • the damping material 18 can be poured into the groove 19 or stuck there.
  • the damping material 18 does not necessarily have a sectionally rectangular cross-section. As in Fig. 4 is shown, the damping material 18 may also have a trapezoidal cross-section. In this case, the groove 19 is formed so that it widened toward the radial center of the roll W out. The damping material 18 is thus held in the form of a dovetail joint in the functional lining 17. In this case, one uses for the ratio of the widths an average width, that is, the cross-sectional area of the damping material 18 divided by the radial thickness T.
  • any other polygon can be used, in which the corresponding holding function of the functional coating can be realized.
  • Fig. 5 shows a modified embodiment in which the damping material 18 has a substantially circular shape. Again, the damping material 18 appears next to the functional coating 17 on the surface the roll W.
  • the average width is here also the cross-sectional area divided by the radial thickness T of the damping material 18th
  • Fig. 6 a modified embodiment is shown, are provided in the same elements with the same reference numerals.
  • the damping material 18 extends next to the functional coating 17 to the adhesion promoter layer 16. This can be realized, for example, by winding both the functional coating 17 and the damping material 18 together or successively on the roll core 15 and then by application of higher temperature vulcanized together or solidified accordingly.
  • the individual can form the functional coating 17 and the damping material 18 forming windings in the radial direction, as in Fig. 6 , left half, is shown. But they can also be wound conically, so that there are "oblique" layers, as in Fig. 6 , right, is shown.
  • Fig. 7 shows an unclaimed embodiment of a roller W, wherein the damping material 18 is disposed radially within the function pad 17. The damping layer is thus arranged below the functional coating 17.

Landscapes

  • Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
  • Winding Of Webs (AREA)
  • Storage Of Web-Like Or Filamentary Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rollenwicklerwalze mit einem Rollenkern, der radial außen einen Funktionsbelag aufweist.
  • Eine derartige Rollenwicklerwalze ist beispielsweise aus EP 0 679 595 B1 bekannt.
  • In einem Rollenwickler wird eine Materialbahn, beispielsweise eine Papierbahn, zu handhabbaren Rollen aufgewickelt. In vielen Fällen ist dem Aufwickeln noch ein Längsschneiden der Materialbahn zu Teilbahnen vorgeschaltet, so daß im Rollenwickler mehrere Teilbahnrollen gleichzeitig gewickelt werden.
  • Bei Rollenwicklern unterscheidet man prinzipiell zwischen Tragwalzenwicklern, bei denen die Rolle oder die Rollen mit ihrem Gewicht auf zwei oder mehr Tragwalzen aufliegen, und Kontaktwalzenwicklern, bei denen die Rollen zentrisch gehalten werden und nur an einer Kontaktwalze anliegen. In vielen Fällen wird von der Kontaktwalze ein Teil des Rollengewichts aufgenommen. In diesem Fall wird der Kontaktwalzenwickler auch als Stützwalzenwickler bezeichnet. Bei einem Tragwalzenwickler gibt es vielfach noch eine Belastungs- oder Reiterwalze, die zu Beginn eines Wickelvorganges einen Rollenkern mit einer sich darauf aufbauenden Wickelrolle mit einer erhöhten Kraft in das durch die Tragwalzen gebildete Wickelbett drückt, um einen bestimmten Wickelspannungsverlauf zu erzeugen.
  • Unabhängig von der Art des Rollenwicklers möchte man möglichst hohe Wickelgeschwindigkeiten erzielen können, um eine hohe Produktivität zu erzielen. Dabei möchte man gleichzeitig eine gute Wickelqualität erreichen und Beschädigungen der Materialbahn vermeiden.
  • Man hat daher die früher verwendeten Rollenwicklerwalzen, die als Stahlwalzen ausgebildet waren, mit einem Funktionsbelag versehen. Der Funktionsbelag ist durch einen Elastomer gebildet. Der Funktionsbelag ermöglicht nun einen gegenüber einer Stahlwalze verbreiterten Auflage- oder Kontaktnip zwischen der Rollenwicklerwalze und der Wickelrolle. Rollenwicklerwalzen mit einem Funktionsbelag bringen verbesserte Wickelergebnisse und ermöglichen es, Wickelrollen mit einem größeren. Durchmesser als bei Stahlwalzen zu wickeln.
  • Allerdings gibt es auch bei Rollenwicklerwalzen, die einen Funktionsbelag aufweisen, nach wie vor Probleme im Betriebsverhalten. Insbesondere neigen einige Rollenwickler nach wie vor zu Vibrationen und Schwingungen. Unter ungünstigen Umständen können diese Schwingungen dazu führen, daß eine Wickelrolle aus dem Rollenwickler herausspringt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Betriebsverhalten eines Rollenwicklers zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Rollenwicklerwalze der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Dämpfungsmaterial in den Funktionsbelag eingelagert ist, wobei der Funktionsbelag eine Härte von 30 bis 100 P&J und das Dämpfungsmaterial eine Härte von 25 bis 110 P&J aufweist.
  • Diese Härte entspricht einem Bereich von 50 bis 90 Shore A. Derartige Härten haben sich bewährt. Der Funktionsbelag behält nach wie vor seine
  • Trag-, Stütz-, Belastungs- oder Kontaktfunktion, d.h. mit dem Funktionsbelag erreicht man das gewünschte Berührungsverhalten zwischen der sich bildenden Wickelrolle und der Rollenwicklerwalze. Insbesondere erreicht man einen gegenüber einer reinen Stahlwalze vergrößerten Kontakt-nip. Gleichzeitig erreicht man durch die Kombination von Dämpfungsmaterial und Funktionsbelag aber auch, daß die Schwingungsenergie, die beim Wickeln entsteht, "verbraucht", also überwiegend in Wärmeenergie umgewandelt wird. Das Dämpfungsmaterial sorgt also dafür, daß Schwingungen, die beim Wickeln unvermeidlich sind, bereits bei ihrer Entstehung gedämpft werden, so daß das Risiko eines Aufschwingens geringer bleibt. Da ein Teil der Schwingungen mit hoher Wahrscheinlichkeit auf den Kontakt zwischen der Wickelrolle und der Rollenwicklerwalze zurückzuführen ist, werden die Schwingungen am Ort ihres Entstehens gedämpft. Zusätzliche externe Dämpfer, beispielsweise in den Lagern der Rollenwicklerwalze, können daher schwächer dimensioniert werden oder sogar ganz entfallen.
    Vorzugsweise ist der Funktionsbelag inkompressibel und das Dämpfungsmaterial kompressibel. Ein inkompressibles Material hat eine Volumenkonstanz, d.h. im Bereich des Kontakts zwischen der Rollenwicklerwalze und der Wickelrolle findet lediglich eine Verdrängung von Material von einer Position zu einer anderen Position statt. Das Dämpfungsmaterial ist hingegen kompressibel, d.h. es ändert sein Volumen. Durch die Volumenänderung, die beim Eintritt des Dämpfungsmaterials in den Nip zwischen Rollenwicklerwalze und Wickelrolle zu einer Volumenverminderung und beim Austritt zu einer Volumenvergrößerung führt, wird eine innere Reibung erzeugt, die entsprechende Wärmebildung zur Folge hat. Diese Wärme-energie führt Schwingungsenergie ab. Der Begriff "inkompressibel" ist hier nicht absolut zu verstehen. Gemeint ist, daß der Funktionsbelag wesentlich weniger kompressibel ist als das Dämpfungsmaterial. Dadurch, daß der Funktionsbelag praktisch inkompressibel ist, gewährleistet er die erforderliche Wickelfunktion und behält er seine Trag- oder Stützfunktion. Am bisherigen Trag- oder Kontaktverhalten der Rollenwicklerwalze lenwicklerwalze mit der Wickelrolle ändert sich praktisch nichts. Die Dämpfung wird jedoch stark verbessert.
  • Hierbei ist bevorzugt, daß das Dämpfungsmaterial aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, die Poly-urethan (PUR), Isopren-Isobutylen-Copolymer (IIR) und Fluorcarbon-Elastomer (FCM) enthält. Jedes dieser Materialien ist dazu geeignet, als Dämpfungsmaterial zu dienen. Natürlich ist auch eine Kombination dieser Materialien untereinander denkbar. Als Funktionsbelag läßt sich hingegen ein Multidrive-Belag verwenden, wie er von der Voith Jagenberg GmbH, Krefeld, Deutschland, angeboten wird.
  • Auch ist von Vorteil, wenn sich das Dämpfungsmaterial bis zur Walzenoberfläche erstreckt. Zum einen erleichtert dies die Fertigung. Zum anderen wird das Dämpfungsmaterial von der Wickelrolle direkt komprimiert. Schließlich ergibt sich eine ungestörte Wärmeabfuhr nach außen.
  • Vorzugsweise weisen der Funktionsbelag und das Dämpfungsmaterial die gleiche Härte auf. Die Härte muß dabei nicht exakt gleich sein. Gewisse Abweichungen sind durchaus zulässig. Bei einer gleichen Wickelhärte hat die Rollenwicklerwalze praktisch über ihre gesamte Oberfläche gleiche Eigenschaften.
  • Vorzugsweise weist das Dämpfungsmaterial eine in Radialrichtung gemittelte Breite auf, die dem 0,2- bis 1,5-fachen der in Radialrichtung gemittelten Breite des Funktionsbelags zwischen dem Dämpfungsmaterial entspricht. Die Breite entspricht dabei der Erstreckung in Axialrichtung der Rollenwicklerwalze. Man ordnet also abwechselnd Dämpfungsmaterial und Funktionsbelag an, wobei das Verhältnis der entsprechenden Erstreckungen in Axialrichtung das obengenannte 0,2- bis 1,5-fache beträgt. Die gemittelte Breite ist dabei der Mittelwert der Breite über die Radialrichtung. Wenn das Dämpfungsmaterial einen rechteckigen Querschnitt aufweist, dann entspricht die gemittelte Breite der Breite des Rechtecks.
  • Vorzugsweise weist der Funktionsbelag eine radiale Dicke im Bereich von 5 bis 20 mm auf. Eine derartige Dicke reicht aus, um die Wickel- und Stützfunktion einerseits und die Dämpfungsfunktion andererseits zu gewährleisten.
  • Vorzugsweise weist das Dämpfungsmaterial eine radiale Erstreckung auf, die dem 0,1- bis 0,8-fachen der radialen Dicke des Funktionsbelags entspricht. Das Dämpfungsmaterial muß also nicht notwendigerweise die gleiche radiale Dicke wie der Funktionsbelag haben. Dies hat den Vorteil, daß der Funktionsbelag die notwendige mechanische Stabilität zur Verfügung stellt, während das Dämpfungsmaterial für die Dämpfung sorgt.
  • Bevorzugterweise ist das Dämpfungsmaterial in mindestens eine Nut eingelagert, die im Funktionsbelag ausgebildet ist. Eine derartige Nut läßt sich beispielsweise bei der Herstellung des Funktionsbelags mit herstellen. Die Nut läßt sich aber auch nachträglich herstellen, beispielsweise durch Ausfräsen oder Ausdrehen. Man kann auch mehrere Nuten nebeneinander vorsehen.
  • Vorzugsweise weist die Nut im Bereich ihrer Öffnung eine gegenüber einem radial weiter innen gelegenen Bereich verminderte Breite in Axialrichtung auf. Eine derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, daß das Dämpfungsmaterial im Funktionsbelag festgehalten wird, ohne daß zusätzliche Befestigungsschritte erforderlich sind.
  • Hierbei ist bevorzugt, daß die Nut im Querschnitt eine Polygonform oder eine Ellipsenform aufweist. Eine bevorzugte Ausgestaltung einer Polygonform ist beispielsweise eine Trapezform. Eine bevorzugte Ausgestaltung einer Ellipsenform ist beispielsweise eine Kreisform. In allen Fällen wird gewährleistet, daß das Dämpfungsmaterial im Funktionsbelag festgehalten wird, gleichzeitig aber eine gute Dämpfungseigenschaft der Rollenwicklerwalze sichergestellt wird.
  • Vorzugsweise ist die Nut als Schraubennut ausgebildet. Die Nut kann schraubenlinienförmig geführt sein, so daß sie sich im wesentlichen über die gesamte axiale Länge der Rollenwicklerwalze erstreckt. Man kann auch mehrere Nuten sozusagen als mehrgängiges Schraubengewinde an der Oberfläche der Walze unterbringen. Die Schraubennut hat den Vorteil, daß bei einer Umdrehung der Rollenwicklerwalze die Öffnung der Nut in Axialrichtung über die Oberfläche der Wickelrolle wandert. Ein Einprägen der Nut in die Oberfläche der Wickelrolle wird daher vermieden.
  • Bevorzugterweise sind der Funktionsbelag und das Dämpfungsmaterial gemeinsam auf den Rollenkern aufvulkanisiert. Dies läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß man den Funktionsbelag in Form von Bändern und das Dämpfungsmaterial ebenfalls in Form von Bändern auf den Umfang des Rollenkerns aufwickelt und dann gemeinsam durch eine thermische Behandlung fertigstellt. Dadurch ergibt sich eine innige Verbi n-dung nicht nur zwischen dem Rollenkern und dem Funktionsbelag, die gegebenenfalls auch noch durch eine Haftvermittler-Schicht verbessert werden kann, sondern auch eine ebenso gute Verbindung zwischen dem Dämpfungsmaterial und dem Rollenkern und zwischen dem Dämpfungsmaterial und dem Funktionsbelag.
  • Vorzugsweise ist mindestens eine Luftabführnut im Funktionsbelag vorgesehen. Beim Aufwickeln der Materialbahn wird an der Materialbahn anhaftende Luft in den Nip zwischen der Wickelrolle und der Rollenwicklerwalze eingezogen. Zur Abfuhr dieser Luft ist die Verwendung einer Luftabführnut bekannt. Wenn man nun dafür sorgt, daß die Luftabführnut nur oder jedenfalls überwiegend im Funktionsbereich angeordnet ist, dann wird durch diese Luftabführnut das Dämpfungsverhalten der Walze nicht beeinträchtigt.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
  • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Tragwalzen-Wickelvorrichtung,
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer Stützwalzen-Wickelvorrichtung,
    Fig. 3
    einen Ausschnitt aus einer Rollenwicklerwalze im Längsschnitt,
    Fig. 4
    eine abgewandelte Ausführungsform gegenüber Fig. 3,
    Fig. 5
    eine weiter abgewandelte Form der Rollenwicklerwalze,
    Fig. 6
    eine vierte Ausgestaltung einer Rollenwicklerwalze in schematischer Darstellung und
    Fig. 7
    eine fünfte Ausgestaltung der Rollenwicklerwalze.
  • Fig. 1 zeigt eine Tragwalzen-Wickelvorrichtung 1 mit zwei Tragwalzen 2, 3, die zusammen ein Wickelbett 4 bilden, in dem eine Wickelrolle 5 liegt. Natürlich können in dem Wickelbett 4 auch mehrere Wickelrollen 5 in Axialrichtung nebeneinander liegen. Mindestens eine der Tragwalzen 2, 3 ist angetrieben. Wenn sich diese Tragwalze 2, 3 dreht, dann wird die Wickelrolle 5 durch Reibung mitgedreht und zieht dadurch eine nicht näher dargestellte Materialbahn, beispielsweise eine Papierbahn auf sich.
  • Um das Herausspringen der Wickelrolle 5 aus dem Wickelbett 4 zu verhindern und um eine bestimmte Wickelhärte zu Beginn des Wickelns zu erzeugen, ist eine Belastungswalze 6 oberhalb des Wickelbetts 4 vorgesehen. Die Belastungswalze 6 wandert mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle 5 nach oben.
  • Jede der Walzen, also die beiden Tragwalzen 2, 3 und die Belastungswalze 6, können an ihrem Umfang einen Funktionsbelag aufweisen, der im Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 7 näher diskutiert wird.
  • Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform einer Wickelvorrichtung 7, die als sogenannter Stützwalzenwickler ausgebildet ist. Die Wickelvorrichtung 7 weist eine Zentralwalze 8 auf, die auch als Stütz- oder Kontaktwalze bezeichnet werden kann. An der Zentralwalze 8 liegen Wickelrollen 9, 10 an und zwar in Axialrichtung zueinander versetzt auf Lücke. Diese Wickelrollen 9, 10 werden zentrisch gehalten. Sie können auch einen Zentrumsantrieb 11, 12 aufweisen. Beim Wickeln werden die Lagerungen entlang von Führungsbahnen 13, 14 schräg nach oben verfahren. Die Wickelrollen 9, 10 liegen in den beiden oberen Quadranten an der Zentralwalze 8 an.
  • Bei einer derartigen Wickelvorrichtung 7 ist die Zentralwalze 8 mit einem Funktionsbelag versehen, der im Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 7 näher beschrieben wird.
  • Fig. 3 zeigt nun im Längsschnitt einen Ausschnitt aus einer Walze W. Diese Walze kann, wie oben erwähnt, eine der beiden Tragwalzen 2, 3, die Belastungswalze 6 oder die Zentralwalze 8 sein.
  • Die Walze W weist einen Rollenkern 15 auf, der auch als Tragmantel bezeichnet werden kann. Der Rollenkern 15 ist beispielsweise aus Stahl oder einem anderen festen Material gebildet. Der Rollenkern 15 soll ausreichend stabil ausgestaltet sein, um durch die anliegenden Wickelrollen 5 bzw. 9, 10 nicht verformt zu werden.
  • Auf dem Umfang des Rollenkerns 15 befindet sich zunächst eine Haftvermittler-Schicht 16. Auf der Haftvermittler-Schicht 16 ist ein Funktionsbelag 17 aufgebracht. Bis dahin stimmt der Aufbau der Walze W mit einem Aufbau überein, wie er beispielsweise in EP 0 679 595 B1 dargestellt ist.
  • Der Funktionsbelag ist durch ein Elastomermaterial gebildet, das praktisch inkompressibel ist, d.h. eine Volumenkonstanz aufweist. Ein derartiger Belag wird beispielsweise von der Firma Voith Paper GmbH, Krefeld, Deutschland, unter der Bezeichnung "ElaCare", "ElaGrip" oder "MultiDrive" angeboten.
  • In den Funktionsbelag 17 ist nun ein Dämpfungsmaterial 18 eingelagert. Das Dämpfungsmaterial 18 ist kompressibel. Es kann beispielsweise aus Polyurethan (PUR), Isopren-Isobutylen-Copolymer (IIR), Fluorcarbon-Elastomer (FCM) oder einer Kombination dieser Materialien gebildet sein.
  • Beim Wickeln dreht sich die Wickelrolle 5 bzw. die Wickelrollen 9, 10. Dabei werden die Tragwalzen 2, 3, die Belastungswalze 6 bzw. die Zentralwalze 8 im Bereich des Kontaktes mit den jeweiligen Wickelrollen eingedrückt. Bei dem nicht kompressiblen Funktionsbelag 17 führt dies zu einer Materialverlagerung. Bei dem Dämpfungsmaterial 18 führt dies hingegen zu einer Kompression und einer nachfolgenden Dekompression. Diese Volumenänderung ist um so stärker, je stärker die Wickelrolle beim Wickeln schwingt. Die Volumenänderung ist mit einer Wärmeentwicklung verbunden. Die Wärme wird dem Schwingungsvorgang entzogen. Das Dämpfungsmaterial 18 führt also zu einer wirksamen Dämpfung der beim Wickeln auftretenden Schwingungen und zwar unmittelbar am Entstehungsort.
    Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausgestaltung ist das Dämpfungsmaterial 18 in einer schraubenförmig umlaufenden Nut 19 angeordnet. Natürlich können auch mehrere schraubenförmig umlaufende Nuten 19 vorgesehen sein, so daß man praktisch eine mehrgängige Schraubennut erhält. Der Funktionsbelag 17 weist eine radiale Dicke S im Bereich von 5 bis 20 mm auf. Die Nut 19 und damit das Dämpfungsmaterial 18 weist eine radiale Erstreckung T auf, die dem 0,1- bis 0,8-fachen der Dicke S des Funktionsbelags 17 entspricht. Das Dämpfungsmaterial 18 reicht hierbei bis zur Oberfläche 20 der Walze W, d.h. der Funktionsbelag 17 und das Dämpfungsmaterial 18 bilden eine glatte Umfangsfläche.
  • Natürlich kann auch hier eine Luftabführnut 21 vorgesehen sein, die aber hauptsächlich in dem Funktionsbelag 17 angeordnet sein wird.
  • In der in Fig. 3 dargestellten, im Querschnitt rechteckigen Ausbildung des Dämpfungsmaterials 18 wechseln sich in Axialrichtung der Walze W gesehen das Dämpfungsmaterial 18 und der Funktionsbelag 17 an der Oberfläche ab. Das Dämpfungsmaterial 18 hat dabei eine Breite A (d.h. eine Erstreckung in Axialrichtung), die dem 0,2- bis 1,5-fachen der Breite B des Funktionsbelags 17, genauer gesagt der Breite der Abschnitte des Funktionsbelags 17 zwischen den aus Dämpfungsmaterial 18 gebildeten Bereichen, entspricht. Dabei ist vorgesehen, daß die Härte von Funktionsbelag 17 und Dämpfungsmaterial 18 ungefähr gleich sind, so daß die Wickelrolle 5 bzw. 9, 10 über die gesamte axiale Länge der Walze W im wesentlichen gleichförmig abgestützt wird. Beispielsweise kann der Funktionsbelag 17 eine Härte von 30 bis 100 P&J und das Dämpfungsmaterial eine Härte im Bereich von 25 bis 110 P&J aufweisen.
  • Das Dämpfungsmaterial 18 kann in die Nut 19 eingegossen oder dort festgeklebt werden.
  • Das Dämpfungsmaterial 18 muß nicht unbedingt einen im Schnitt rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Wie in Fig. 4 dargestellt ist, kann das Dämpfungsmaterial 18 auch einen trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Dabei ist die Nut 19 so ausgebildet, daß sie sich zur radialen Mitte der Walze W hin verbreitert. Das Dämpfungsmaterial 18 ist also in Form einer Schwalbenschwanzverbindung im Funktionsbelag 17 gehalten. In diesem Fall verwendet man für das Verhältnis der Breiten eine gemittelte Breite, also die Querschnittsfläche des Dämpfungsmaterials 18 dividiert durch die radiale Dicke T.
  • Anstelle eines Trapezes, wie in Fig. 4 dargestellt, kann natürlich auch jedes andere Polygon verwendet werden, bei dem die entsprechende Haltefunktion des Funktionsbelages realisiert werden kann.
  • Fig. 5 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung, bei der das Dämpfungsmaterial 18 im wesentlichen eine Kreisform aufweist. Auch hier erscheint das Dämpfungsmaterial 18 neben dem Funktionsbelag 17 an der Oberfläche der Walze W. Die gemittelte Breite ist auch hier die Querschnittsfläche dividiert durch die radiale Dicke T des Dämpfungsmaterials 18.
  • In Fig. 6 ist eine abgewandelte Ausführungsform dargestellt, bei der gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Hier erstreckt sich das Dämpfungsmaterial 18 neben dem Funktionsbelag 17 bis zur Haftvermittler-Schicht 16. Dies läßt sich beispielsweise dadurch realisieren, daß man sowohl den Funktionsbelag 17 als auch das Dämpfungsmaterial 18 gemeinsam oder nacheinander auf den Rollenkern 15 aufwickelt und danach durch Anwendung von höherer Temperatur gemeinsam aufvulkanisiert oder entsprechend verfestigt. Dabei können die einzelnen den Funktionsbelag 17 und das Dämpfungsmaterial 18 bildenden Wickel in Radialrichtung ausgerichtet sein, wie dies in Fig. 6, linke Hälfte, dargestellt ist. Sie können aber auch konisch gewickelt werden, so daß sich "schräge" Schichten ergeben, wie dies in Fig. 6, rechts, dargestellt ist.
  • Fig. 7 zeigt eine nicht beanspruchte Ausgestaltung einer Walze W, bei der das Dämpfungsmaterial 18 radial innerhalb des Funktionsbelags 17 angeordnet ist. Die dämpfende Schicht ist also unter dem Funktionsbelag 17 angeordnet.

Claims (14)

  1. Rollenwicklerwalze mit einem Rollenkern, der radial außen einen Funktionsbelag aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dämpfungsmaterial (18) in den Funktionsbelag (17) eingelagert ist, wobei daß der Funktionsbelag (17) eine Härte von 30 bis 100 P&J und das Dämpfungsmaterial (18) eine Härte von 25 bis 110 P&J aufweist.
  2. Rollenwicklerwalze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsbelag (17) inkompressibel und das Dämpfungsmaterial (18) kompressibel sind.
  3. Rollenwicklerwalze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial (18) aus einer Gruppe von Materialien ausgewählt ist, die Polyurethan (PUR), Isopren-Isobutylen-Copolymer (IIR) und Fluorcarbon-Elastomer (FCM) enthält.
  4. Rolleriwicklerwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Dämpfungsmaterial (18) bis zur Walzenoberfläche (20) erstreckt.
  5. Rollenwicklerwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsbelag (17) und das Dämpfungsmaterial (18) die gleiche Härte aufweisen.
  6. Rollenwicklerwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial (18) eine in Radialrichtung gemittelte Breite (A) aufweist, die dem 0,2- bis 1,5-fachen der in Radialrichtung gemittelten Breite (B) des Funktionsbelags (17) zwischen dem Dämpfungsmaterial (18) entspricht.
  7. Rollenwicklerwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsbelag (17) eine radiale Dicke (S) im Bereich von 5 bis 20 mm aufweist.
  8. Rollenwicklerwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial (18) eine radiale Erstreckung (T) aufweist, die dem 0,1- bis 0,8-fachen der radialen Dicke (S) des Funktionsbelags (17) entspricht.
  9. Rollenwicklerwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial (18) in mindestens eine Nut (19) eingelagert ist, die im Funktionsbelag (17) ausgebildet ist.
  10. Rollenwicklerwalze nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (19) im Bereich ihrer Öffnung eine gegenüber einem radial weiter innen gelegenen Bereich verminderte Breite in Axialrichtung aufweist.
  11. Rollenwicklerwalze nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (19) im Querschnitt eine Polygonform oder eine Ellipsenform aufweist.
  12. Rollenwicklerwalze nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (19) als Schraubennut ausgebildet ist.
  13. Rollenwicklerwalze nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsbelag (17) und das Dämpfungsmaterial (18) gemeinsam auf den Rollenkern (15) aufvulkanisiert sind.
  14. Rollenwicklenivalze nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Luftabführnut (21) im Funktionsbelag (17) vorgesehen ist.
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