EP1739040A2 - Wickelmaschine - Google Patents

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EP1739040A2
EP1739040A2 EP06111365A EP06111365A EP1739040A2 EP 1739040 A2 EP1739040 A2 EP 1739040A2 EP 06111365 A EP06111365 A EP 06111365A EP 06111365 A EP06111365 A EP 06111365A EP 1739040 A2 EP1739040 A2 EP 1739040A2
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EP
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winding
roller
roll
winding machine
support
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EP1739040A3 (de
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Alexander Klupp
Josef Nelles
Hermann Albert Stitz
Rolf Dr. Van Haag
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Voith Patent GmbH
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Voith Patent GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H18/00—Winding webs
    • B65H18/08—Web-winding mechanisms
    • B65H18/14—Mechanisms in which power is applied to web roll, e.g. to effect continuous advancement of web
    • B65H18/20—Mechanisms in which power is applied to web roll, e.g. to effect continuous advancement of web the web roll being supported on two parallel rollers at least one of which is driven
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H18/00—Winding webs
    • B65H18/02—Supporting web roll
    • B65H18/023—Supporting web roll on its outer circumference
    • B65H18/025—Parallel rollers type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2601/00—Problem to be solved or advantage achieved
    • B65H2601/50—Diminishing, minimizing or reducing
    • B65H2601/52—Diminishing, minimizing or reducing entities relating to handling machine
    • B65H2601/524—Vibration

Definitions

  • the invention relates to a winding machine for winding a material web, in particular a paper or board web, on at least one winding tube to a winding roll by means of at least one elastically mounted roller on which the winding roll when winding up or rests.
  • Material webs must be wound up into shipping or finishing rolls before they can be shipped.
  • reel cores usually winding cores are used, which are preferably made of cardboard.
  • the finished rolls are produced by so-called mother or spool rolls, which are produced at the exit of a paper machine or after the calendering, unwound, cut in the longitudinal direction and then wound on each winding cores.
  • mother or spool rolls which are produced at the exit of a paper machine or after the calendering, unwound, cut in the longitudinal direction and then wound on each winding cores.
  • These cores are either on a support roller of a back-up roll winding machine or laterally on this, or the cores are in one of two support rollers of a double carrier roll winding machine formed winding bed.
  • a back-up roll winding machine either only a single winding roll can be wound, or a plurality of wound rolls each held in winding stations by individual tensioning devices, the tensioning devices alternately moving the winding rolls to either side from a vertical axis passing through the center of the backing roll hold, wherein the connecting lines between the centers of the bobbins and the support roller are inclined in each case to both sides of the vertical at an acute angle or form a right angle with the vertical.
  • the clamping heads and the winding tubes in the winding stations can also have different diameters.
  • this object is achieved in a winding machine of the type mentioned above in that the at least one roller is supported on the lower side of its shell during winding by at least one support means.
  • the support means comprises an actuator for position control, a spring, a damper and a measuring device; the latter serves to be able to precisely determine the position of the carrier rollers of a double carrier roll winding machine or of the one carrier roll in a backup roll winding machine.
  • the support means comprises a control or a control device. This ensures that the roll center does not change with a change in the spring stiffness and the load.
  • an actuator under a resilient element By using an actuator under a resilient element, the compression of the existing of the winding and the at least one roller vibration system and thus its excitation is prevented.
  • the geometry of the roll bed thus remains under all circumstances; Also, the roll center does not change its position with a change in the spring stiffness and introduced by the winding roll forces.
  • the winding machine in which the spring stiffness of the spring and / or the damping of the damper is passively and / or actively changeable.
  • the spring stiffness of the spring and / or the damping of the damper is passively and / or actively changeable.
  • passive design of the springs Preferably, springs are used in the form of bending beams or as spiral springs. Of course, however, the use of active damping is possible.
  • the roller can be selectively pushed up over its entire length.
  • the contact pressure of the rolls supporting the roll from below can be adjusted.
  • At least one air bearing or at least one magnetic bearing is arranged on the underside of the at least one roller.
  • the invention also relates to a method for winding a material web, in particular a paper or board web, in a winding machine on a winding tube to at least one winding roll by means at least one elastically mounted roller on which the winding roll when winding up or rests.
  • the method is characterized in that the at least one roller is held at least substantially constant during winding by being supported from its underside at its position.
  • a winding device formed by a double-winder winding machine (Fig. 1) has two support rollers 1, 2, at least one of which is driven.
  • the support rollers 1, 2 form a roller bed, in which a single winding roller 3 or a plurality of adjacent winding rollers 3 rests on the support rollers 1, 2 during winding.
  • the support rollers 1, 2 are each mounted on air bearings 4, 5 and 6, 7. By adjusting the air pressure in the air bearings 4 to 7, respectively, the contact pressure of the air bearings 4 to 7 against the support rollers 1, 2 set. It is advantageous if a plurality of parallel to the longitudinal axis of the support rollers 1, 2 arranged, individually adjustable or adjustable air bearings 4 to 7 are present. Instead of the air bearings 4 to 7 and magnetic bearings can be provided; In this case, the magnetic poles of the magnetic bearings are preferably selected such that they are directed counter to the magnetic poles of the magnets formed by the metallic surfaces of the support rollers 1, 2, so that the support rollers 1, 2 are lifted upwards.
  • FIG. 2 another mounting of the support rollers 1, 2 (FIG. 2) can be provided, in which at least one of the two support rollers 1, 2 (here the support roller 2) a damper 8 in conjunction with an actuator for position control or control of the Carrier rollers 1, 2 supporting rollers 9, 10 is provided. Parallel to the damper 8 and the actuator, a spring 11 and a measuring system 12 for determining the position of the roller 9 and thus also the support rollers 1, 2 are provided. On the roller 10, an active damping is provided, which in turn in turn comprises a damper 8 and a spring 11. In addition, a transducer 15 connected to the damper 8 and a spring 11 acting on the control unit 16 of known construction and function are provided.
  • rollers 13, 14 which are mounted fixedly relative to the support roller 1, can be stored in the same manner as the rollers 9, 10th
  • a carrier roll or a backup roll of a backup roll winding machine is supported at least at one point.
  • the support takes place for example by means of air bearings, magnetic bearings or mechanically.
  • the support may include a measuring system which measures the position of the support roller and regulates the position.
  • the control can be implemented as active vibration damping or passive.

Landscapes

  • Winding Of Webs (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)
  • Registering, Tensioning, Guiding Webs, And Rollers Therefor (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

Eine Wickelmaschine zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf mindestens eine Wickelhülse zu einer Wickelrolle (3) mittels mindestens einer elastisch gelagerten Walze (1, 2), auf der die Wickelrolle (3) beim Aufwickeln auf- oder anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Walze (1, 2) auf der unteren Seite ihres Mantels während des Aufwickelns durch mindestens ein Abstützmittel (4-7; 9, 10; 13, 14) abgestützt ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Wickelmaschine zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf mindestens eine Wickelhülse zu einer Wickelrolle mittels mindestens einer elastisch gelagerten Walze, auf der die Wickelrolle beim Aufwickeln auf- oder anliegt.
  • Materialbahnen müssen, bevor sie versandt werden können, zu Versand- oder Fertigrollen aufgewickelt werden. Als Rollenkerne werden hierfür üblicherweise Wickelhülsen verwendet, die vorzugsweise aus Pappe bestehen. Die Fertigrollen werden dadurch erzeugt, dass sogenannte Mutter- oder Tambourrollen, die am Ausgang einer Papiermaschine oder nach der Satinage erzeugt werden, abgewickelt, in Längsrichtung geschnitten und dann jeweils auf Wickelhülsen aufgewickelt werden. Diese Wickelhülsen liegen entweder auf einer Stützwalze einer Stützwalzen-Wickelmaschine auf oder seitlich an dieser an, oder die Wickelhülsen liegen in einem von zwei Tragrollen einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine gebildeten Wickelbett.
  • Im Fall einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine, wie sie beispielsweise aus der DE 200 13 319 U1 oder der EP 0 792 245 B1 bekannt ist, ist mindestens eine der beiden Tragwalzen angetrieben. Auf diese Weise liegen entsprechend der Anzahl der aus der ursprünglichen Materialbahn durch Längsschnitte erzeugten einzelnen Materialbahnen mehrere Wickelhülsen nebeneinander in dem Wickelbett, auch wenn nachfolgend aus Gründen der einfachen Darstellung stets nur eine einzige Wickelhülse in Verbindung mit einem auf ihr aufgewickelten Materialbahnwickel angesprochen wird. Es ist jedoch auch möglich, lediglich eine einzige Wickelrolle in einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine zu wickeln.
  • In der EP 0 829 438 B1 wird eine Stützwalzen-Wickelmaschine beschrieben. In diesem Fall wird eine Materialbahn, auf eine Stützrolle gestützt, auf eine Wickelhülse aufgewickelt, während sie durch einen Spalt tritt, der zwischen der Stützrolle und der zu erzeugenden Wickelrolle ausgebildet ist, wobei die Wickelrolle zusätzlich durch eine weitere, zwei kleine Rollen umfassende Vorrichtung gestützt wird. In einer Stützwalzen-Wickelmaschine kann ebenfalls entweder nur eine einzige Wickelrolle gewickelt werden oder eine Mehrzahl von Wickelrollen, die jeweils in Wickelstationen durch einzelne Spannvorrichtungen gehalten werden, wobei die Spannvorrichtungen die Wickelrollen im Wechsel zu beiden Seiten von einer durch den Mittelpunkt der Stützrolle hindurchlaufenden senkrechten Achse halten, wobei die Verbindungslinien zwischen den Mittelpunkten der Wickelrollen und der Stützrolle jeweils nach beiden Seiten von der Senkrechten unter einem spitzen Winkel geneigt sind oder mit der Senkrechten einen rechten Winkel bilden. Hierbei können die Spannköpfe und die Wickelhülsen in den Wickelstationen auch verschiedene Durchmesser aufweisen.
  • Beim Wickeln von Rollen werden durch Schwingungen der Rolle und der beiden Tragwalzen Eindrückungen in der Rolle verursacht, die durch Resonanzen immer an derselben Umfangsstelle auftreten und dadurch immer stärker werden. Dadurch wird einerseits die gesamte Wickelmaschine schädlichen Schwingungsbeanspruchungen unterworfen, und andererseits wird die Wickelrolle mit Wickelfehlern gewickelt.
  • Aus der DE 71 21 923 U1 ist eine Trageinrichtung für aus Bahnen aufgewickelte Rollen bekannt, in der wenigstens eine der beiden Tragwalzen elastisch gelagert ist. Durch die elastische Lagerung erhält die eine Tragwalze bei gleicher Ausbildung beider Walzen eine zur anderen unterschiedliche Eigenfrequenz, so dass eine Summierung der Schwingungen der beiden Walzen und damit eine Rollenbeschädigung ausgeschlossen wird.
  • Durch die DE 73 05 837 U1 ist eine Trageinrichtung bekannt geworden, in der beide Tragwalzen auf Federn abgestützt sind. Durch diese Maßnahme wird eine Entkopplung und Dämpfung von Schwingungen erreicht. Es lässt sich auch der Einsatz von Dämpfungselementen vorsehen, deren Dämpfungswirkung in Abhängigkeit von der Lagerbelastung einstellbar ist.
  • Ferner wird versucht, durch eine geeignete Dimensionierung von Walzen und Lagerungen, insbesondere durch die Lagerung des Walzenmantels, eine hohe mechanische Steifigkeit zu erreichen. Aufgrund der steigenden Arbeitsbreite in der Herstellung von Materialbahnen werden hier jedoch Grenzen erreicht. Größere Walzendurchmesser führen bei der Anwicklung zu ungünstigen geometrischen Verhältnissen im Wickelbett; segmentierte Walzen verursachen Probleme bei der Wickelqualität.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Wickelmaschine zu schaffen, in der die mindestens eine Walze mit einer erhöhten Steifigkeit im Wickelbett liegt; gleichzeitig soll eine aktive und eine passive Schwingungsdämpfung erreicht werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Wickelmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die mindestens eine Walze auf der unteren Seite ihres Mantels während des Aufwickelns durch mindestens ein Abstützmittel abgestützt ist.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Vorzugsweise umfasst das Abstützmittel einen Aktor zur Lageregelung, eine Feder, einen Dämpfer und eine Messeinrichtung; letztere dient dazu, die Position der Tragwalzen einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine oder der einen Tragwalze in einer Stützwalzen-Wickelmaschine genau festlegen zu können.
  • Um während des Wickelvorgangs die Lage der wenigstens einen Walze unter dem sich vergrößernden Gewicht des Wickels konstant einhalten zu können, umfasst das Abstützmittel eine Steuer- oder eine Regeleinrichtung. Diese sorgt dafür, dass sich die Walzenmitte bei einer Veränderung der Federsteifigkeit und der Belastung nicht ändert. Durch den Einsatz einer Aktorik unter einem federnden Element wird das Einfedern des aus dem Wickel und der mindestens einen Walze bestehenden Schwingungssystems und damit dessen Anregung verhindert. Die Geometrie des Walzenbettes bleibt somit unter allen Umständen erhalten; auch die Walzenmitte ändert ihre Lage bei einer Veränderung der Federsteifigkeit und der durch die Wickelrolle eingeleiteten Kräfte nicht.
  • Besonders geeignet ist eine Ausgestaltung der Wickelmaschine, in der die Federsteifigkeit der Feder und/oder die Dämpfung des Dämpfers passiv und/oder aktiv veränderbar ist. Es besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten zur passiven Ausgestaltung der Federn; bevorzugt kommen Federn in Form von Biegebalken oder als Spiralfedern zum Einsatz. Selbstverständlich ist jedoch auch der Einsatz einer aktiven Dämpfung möglich.
  • Vorzugweise wird auf der Unterseite der mindestens einen Walze wenigstens eine Rolle auf wenigstens einer Seite der Walze, bezogen auf ihre Achse, oder eine Mehrzahl von axial hintereinander angeordneten Rollen auf wenigstens einer Seite der Walze, bezogen auf ihre Achse, angeordnet. Dadurch lässt sich die Walze gezielt über ihre gesamte Länge nach oben drücken. Mit sich änderndem Gewicht der auf der Walze lastenden Wickelrolle lässt sich der Anpressdruck der die Walze von unten stützenden Rollen anpassen.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dieser Maßnahme lässt sich erfindungsgemäß vorsehen, dass auf der Unterseite der mindestens einen Walze wenigstens ein Luftlager oder wenigstens ein Magnetlager angeordnet ist.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, in einer Wickelmaschine auf eine Wickelhülse zu mindestens einer Wickelrolle mittels mindestens einer elastisch gelagerten Walze, auf der die Wickelrolle beim Aufwickeln auf- oder anliegt.
  • Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Walze während des Aufwickelns durch Abstützung von ihrer Unterseite an ihrer Position wenigstens im wesentlichen konstant gehalten wird.
  • Nachstehend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen näher erläutert.
    • Es zeigen
    • Fig. 1
    eine stirnseitige Ansicht einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine, in der die Tragwalzen jeweils durch Luftlager gelagert sind; und
    Fig. 2
    eine weitere stirnseitige Ansicht einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine, in der die Tragwalzen durch Rollen gelagert sind.
  • Eine von einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine (Fig. 1) gebildete Wickelvorrichtung weist zwei Tragwalzen 1, 2 auf, von denen mindestens eine angetrieben ist. Die Tragwalzen 1, 2 bilden ein Walzenbett, in dem eine einzige Wickelrolle 3 oder eine Mehrzahl von nebeneinanderliegenden Wickelrollen 3 während des Aufwickelns auf den Tragwalzen 1, 2 aufliegt.
  • Die Tragwalzen 1, 2 sind jeweils über Luftlager 4, 5 bzw. 6, 7 gelagert. Durch die Einstellung des Luftdrucks in den Luftlagern 4 bis 7 lässt sich jeweils der Anpressdruck der Luftlager 4 bis 7 gegen die Tragwalzen 1, 2 einstellen. Von Vorteil ist es, wenn eine Vielzahl parallel zur Längsachse der Tragwalzen 1, 2 angeordnete, einzeln einstellbare oder verstellbare Luftlager 4 bis 7 vorhanden sind. Anstelle der Luftlager 4 bis 7 können auch Magnetlager vorgesehen werden; dabei werden die magnetischen Pole der Magnetlager vorzugsweise so gewählt, dass sie den magnetischen Polen der von den metallischen Oberflächen der Tragwalzen 1, 2 gebildeten Magnete entgegen gerichtet sind, so dass die Tragwalzen 1, 2 nach oben gehoben werden.
  • Alternativ lässt sich eine andere Lagerung der Tragwalzen 1, 2 (Fig. 2) vorsehen, bei der wenigstens an einer der beiden Tragwalzen 1, 2 (hier der Tragwalze 2) ein Dämpfer 8 in Verbindung mit einem Aktor zur Lageregelung oder -steuerung von die Tragwalzen 1, 2 tragenden Rollen 9, 10 vorgesehen ist. Parallel zu dem Dämpfer 8 und dem Aktor sind eine Feder 11 und ein Messsystem 12 zur Bestimmung der Position der Rolle 9 und damit auch der Tragwalzen 1, 2 vorgesehen. An der Rolle 10 ist eine aktive Dämpfung vorgesehen, die prinzipiell wiederum einen Dämpfer 8 und eine Feder 11 umfasst. Zusätzlich sind ein mit dem Dämpfer 8 verbundener Wandler 15 und eine die Feder 11 beaufschlagende Regeleinheit 16 bekannter Bauweise und Funktion vorgesehen.
  • Es versteht sich, dass Rollen 13, 14, die fest gegenüber der Tragwalze 1 gelagert sind, in derselben Weise gelagert sein können wie die Rollen 9, 10.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Tragwalze oder eine Stützwalze einer Stützwalzen-Wickelmaschine mindestens an einer Stelle unterstützt. Dabei erfolgt die Unterstützung beispielsweise mittels Luftlagern, magnetischen Lagern oder mechanisch. Die Unterstützung kann ein Messsystem enthalten, welches die Lage der Tragwalze misst und die Position regelt. Die Regelung kann als aktive Schwingungsdämpfung oder passiv ausgeführt werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Tragwalze
    2
    Tragwalze
    3
    Wickelrolle
    4
    Luftlager
    5
    Luftlager
    6
    Luftlager
    7
    Luftlager
    8
    Dämpfer
    9
    Rolle
    10
    Rolle
    11
    Feder
    12
    Messsystem
    13
    Rolle
    14
    Rolle
    15
    Wandler
    16
    Regeleinheit

Claims (7)

  1. Wickelmaschine zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf mindestens eine Wickelhülse zu einer Wickelrolle (3) mittels mindestens einer elastisch gelagerten Walze (1, 2), auf der die Wickelrolle (3) beim Aufwickeln auf- oder anliegt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens eine Walze (1, 2) auf der unteren Seite ihres Mantels während des Aufwickelns durch mindestens ein Abstützmittel (4-7; 9, 10; 13, 14) abgestützt ist.
  2. Wickelmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Abstützmittel (9, 10) einen Aktor zur Lageregelung, eine Feder (11), einen Dämpfer (8) und eine Messeinrichtung (12) umfasst.
  3. Wickelmaschine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Abstützmittel eine Steuer- oder eine Regeleinrichtung umfasst.
  4. Wickelmaschine nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Federsteifigkeit der Feder (11) und/oder die Dämpfung des Dämpfers (8) passiv und/oder aktiv veränderbar ist.
  5. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf der Unterseite der mindestens einen Walze (1, 2) wenigstens eine Rolle (9, 10; 13, 14) auf wenigstens einer Seite der Walze (1, 2), bezogen auf ihre Achse, oder eine Mehrzahl von axial hintereinander angeordneten Rollen (9, 10; 13, 14) auf wenigstens einer Seite der Walze (1, 2), bezogen auf ihre Achse, angeordnet ist.
  6. Wickelmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass auf der Unterseite der mindestens einen Walze (1, 2) wenigstens ein Luftlager (4-7) oder wenigstens ein Magnetlager angeordnet ist.
  7. Verfahren zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier-oder Kartonbahn, in einer Wickelmaschine auf eine Wickelhülse zu mindestens einer Wickelrolle (3) mittels mindestens einer elastisch gelagerten Walze (1, 2), auf der die Wickelrolle (3) beim Aufwickeln auf- oder anliegt,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die mindestens einen Walze (1, 2) während des Aufwickelns durch Abstützung von ihrer Unterseite an ihrer Position wenigstens im wesentlichen konstant gehalten wird.
EP06111365A 2005-06-29 2006-03-20 Wickelmaschine Not-in-force EP1739040B1 (de)

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Publication Number Publication Date
EP1739040A2 true EP1739040A2 (de) 2007-01-03
EP1739040A3 EP1739040A3 (de) 2007-09-26
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