EP1790600A2

EP1790600A2 - Winder

Info

Publication number: EP1790600A2
Application number: EP06123332A
Authority: EP
Inventors: Rolf Van Haag
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2026-11-02
Also published as: EP1790600B1; EP1790600A3; ATE548308T1

Abstract

The device has two supporting rollers (2, 3) that form a winding bed (4), where a winding roller (5) is arranged on the bed during winding. One of the rollers has vibration dampers (14, 15) with a resonance frequency, where the resonance frequency is adjusted to the frequency in a predetermined range below the contact resonance frequency to end the winding process between the supporting rollers and the winding roller. The resonance frequency lies above the bending resonance frequency of the supporting rollers. The dampers are formed as passive dampers.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollenwickeleinrichtung, die zwei Tragwalzen aufweist, die ein Wickelbett bilden, in dem beim Wickeln eine Wickelrolle angeordnet ist.The invention relates to a roll winding device having two support rollers, which form a winding bed, in which a winding roll is arranged during winding.

Um die Wickelrolle zu erzeugen, wird mindestens eine der beiden Tragwalzen angetrieben und versetzt dadurch die Wickelrolle in Rotation. Bei dieser Rotation zieht die Wickelrolle eine Materialbahn auf sich. Ihr Durchmesser steigt.In order to produce the winding roll, at least one of the two support rollers is driven, thereby displacing the winding roll in rotation. During this rotation, the winding roll pulls a material web on itself. Their diameter increases.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Papierbahn als Beispiel für eine Materialbahn beschrieben. Sie ist jedoch auch bei anderen Materialbahnen anwendbar, die auf ähnliche Weise gewickelt werden müssen.The invention will be described below with reference to a paper web as an example of a material web. However, it is also applicable to other webs that need to be wound in a similar manner.

Papierbahnen werden in großer Breite von derzeit über 10 m und quasi endlos produziert. Um für einen späteren Verwender, beispielsweise eine Druckerei, handhabbar zu sein, müssen sie auf eine geringere Breite im Bereich von 0,2 bis 4,8 m geschnitten und dann zu Wickelrollen mit einem Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 2,5 m aufgewickelt werden. Das Aufwickeln erfolgt dabei mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 2.000 bis 3.000 m/min. Das Wickeln einer Rolle dauert größenordnungsmäßig etwa 5 bis 15 Minuten, wobei in Abhängigkeit vom Durchmesser natürlich Überschreitungen oder Unterschreitungen dieser Zeiten möglich sind.Paper webs are produced in a wide range of currently over 10 m and virtually endless. In order to be manageable for a later user, for example a printing company, they must cut to a smaller width in the range of 0.2 to 4.8 m and then into winding rolls with a diameter in the range of 0.5 to 2.5 m be wound up. The winding takes place at speeds of the order of 2,000 to 3,000 m / min. The winding of a roll takes on the order of about 5 to 15 minutes, which, of course, depending on the diameter exceeding or undershooting these times are possible.

Man hat nun beobachtet, daß insbesondere beim Wickeln von Papierbahnen mit einem hohen Haftreibwert Schwierigkeiten auftreten. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Haftreibwert der Papierbahnlagen untereinander größer ist als 0,5, insbesondere den Wert 0,7 und mehr erreicht. Beim Wickeln solcher Papiere kommt es häufig zu starken Vibrationen, die sich wiederum negativ auf die Wickelrollen auswirken.It has now been observed that difficulties arise in particular when winding paper webs with a high coefficient of adhesion. This applies in particular when the coefficient of adhesion of the paper web layers to one another is greater than 0.5, in particular reaches the value 0.7 and more. When winding such papers There are often strong vibrations, which in turn have a negative effect on the bobbins.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Probleme beim Wickeln von Materialbahnen mit hohem Haftreibwert zu vermindern.The invention has for its object to reduce problems when winding webs with a high coefficient of adhesion.

Diese Aufgabe wird bei einer Rollenwickeleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mindestens eine Tragwalze einen Schwingungstilger aufweist.This object is achieved in a roll winding device of the type mentioned above in that at least one support roller has a vibration absorber.

Man geht dabei von der Überlegung aus, daß sich bei Materialbahnen mit hohem Haftreibwert die einzelnen Bahnlagen in der Wickelrolle praktisch nicht gegeneinander verschieben können. Dies hat zur Folge, daß sich dynamisch bedingte Wickelhärtedifferenzen am Umfang der Wickelrolle einstellen, die zu Radienveränderungen am Umfang der Wickelrolle führen, weil durch die fehlende Bahnlagenverschiebung diese Wickelhärteunterschiede nicht ausreichend egalisiert oder verwischt werden können. Mit anderen Worten verbleibt bei jeder dynamischen Verformung der Wickelrolle bzw. der dynamischen Belastung der Wickelrolle an den Tragwalzen ein kleiner Anteil als bleibende ortsfeste Verformung, welche dann beim Wiedereinlauf in eine Wickelkontaktzone wie eine Wegerregung wirkt. Dieser regenerative Effekt führt beim Zusammentreffen der ein oder anderen Harmonischen der Wickeldrehzahl mit bestimmten Eigenfrequenzen des Wickelsystems aus Tragwalzen und Wickelrolle zu einem Selbsterregungsprozeß. Man kann diesen Selbsterregungsprozeß stören, indem man bei mindestens einer Tragwalze einen Schwingungstilger vorsieht. Dieser Schwingungs-tilger kann zwar nicht das Entstehen von Schwingungen verhindern. Er wirkt sich aber positiv auf den Aufschwingvorgang aus, indem er den Schwingungen Energie entzieht. Man wird also nach wie vor eine gewisse Schwingungsneigung beobachten können. Allerdings ist die Auswirkung dieser Schwingung dann wesentlich geringer.It is based on the consideration that in material webs with a high coefficient of adhesion, the individual layers of web in the winding roll can not practically move against each other. This has the consequence that dynamically induced Wickelhärtedifferenzen adjust the circumference of the winding roll, which lead to changes in radius on the circumference of the winding roll, because of the lack of web position shift these winding hardness differences can not be sufficiently equalized or blurred. In other words, at each dynamic deformation of the winding roll or the dynamic load of the winding roll on the support rollers remains a small proportion as a permanent fixed deformation, which then acts as a Wegerregung when re-entering a winding contact zone. This regenerative effect leads to the coincidence of one or the other harmonics of the winding speed with certain natural frequencies of the winding system of support rollers and winding roll to a self-energizing process. One can disturb this self-energizing process by providing a vibration damper in at least one support roll. Although this vibration absorber can not prevent the occurrence of vibrations. But it has a positive effect on the Aufschwingvorgang by depriving the vibrations energy. So one will still be able to observe a certain tendency to oscillate. However, the effect of this vibration is then much lower.

Hierbei ist bevorzugt, daß der Schwingungstilger eine Eigenfrequenz aufweist, die auf eine Frequenz in einem vorbestimmten Bereich unterhalb der zweithöchsten Kontakteigenfrequenz zum Ende des Wickelvorgangs zwischen der Tragwalze und der Wickelrolle abgestimmt ist. Der vorbestimmte Bereich hat eine Größenordnung von etwa 5 bis 10 % der Eigenfrequenz. Erstaunlicherweise bleibt die absolute Größe der Problemfrequenz (in einigen Fällen gibt es auch mehrere Problemfrequenzen) bei unterschiedlichen Wickeldurchmessem relativ konstant. Es ergeben sich auch praktisch keine Abhängigkeiten von der Produktionsgeschwindigkeit, d.h. der Geschwindigkeit, mit der die Materialbahn auf die Wickelrolle aufgewickelt wird. Die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers wird dann auf die Frequenz eingestellt, die unterhalb der zweithöchsten Kontakteigenfrequenz zwischen Tragwalze und Wickelrolle liegt, bei der sich am Umfang der Wickelrolle ein ganzzahliges Wellenmuster ergeben würde. Wenn man diese Frequenz genau trifft, hat man das Optimum erreicht. Da sich der Umfang der Wickelrolle mit zunehmendem Durchmesser vergrößert, ist es allerdings praktisch nicht möglich, diese Bedingung durchgehend einzuhalten. Es reicht aber in den meisten Fällen aus, wenn man den Schwingungstilger so dimensioniert, daß er für einen bestimmten Durchmesser, der beispielsweise bei einem Durchmesser von 80 bis 100 % des Enddurchmessers liegt, diese Bedingung erfüllt. Für die übrigen Durchmesserbereiche ist der Schwingungstilger noch in ausreichendem Maße in der Lage, die entstehenden Schwingungen abzudämpfen. Da die Tilgerfrequenz unterhalb der zweithöchsten Kontakteigenfrequenz liegt, dämpft der Tilger zwar nicht optimal, bezogen auf eine einzelne Frequenz. Sie deckt aber den zu erwartenden Frequenzverlauf bei zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle besser ab als eine Tilgerfrequenz, die oberhalb der zweithöchsten Kontakteigenfrequenz liegt.It is preferred that the vibration absorber has a natural frequency, the is tuned to a frequency in a predetermined range below the second highest contact frequency at the end of the winding process between the support roller and the winding roll. The predetermined range is on the order of about 5 to 10% of the natural frequency. Surprisingly, the absolute magnitude of the problem frequency (in some cases there are also several problem frequencies) remains relatively constant for different winding diameters. There are also virtually no dependencies on the production speed, ie the speed with which the material web is wound onto the winding roll. The natural frequency of the vibration absorber is then set to the frequency below the second highest contact frequency between the carrier roll and the winding roll, which would result in an integer wave pattern at the circumference of the wound roll. If you hit this frequency exactly, you have reached the optimum. Since the circumference of the winding roll increases with increasing diameter, however, it is practically impossible to adhere to this condition throughout. However, in most cases it is sufficient to dimension the vibration absorber in such a way that it satisfies this condition for a certain diameter, which is for example at a diameter of 80 to 100% of the final diameter. For the remaining diameter ranges of the vibration damper is still sufficiently able to dampen the resulting vibrations. Since the absorber frequency is below the second highest contact frequency, the absorber does not optimally attenuate, based on a single frequency. But it covers the expected frequency response with increasing diameter of the winding roll better than a Tilgerfrequenz, which is above the second highest contact frequency.

Weiterhin ist hierbei bevorzugt, daß der Schwingungstilger eine Eigenfrequenz aufweist, die oberhalb der ersten freien Biegeeigenfrequenz der Tragwalze liegt. Die "freie Biegeeigenfrequenz" ist dabei per Definition die Eigenfrequenz der Tragwalze ohne den Einfluss einer aufliegenden Wickelmasse, beispielsweise der Wickelrolle. Der Schwingungstilger kann bevorzugt eine Eigenfrequenz aufweisen, die mehr als 10 %, vorzugsweise mehr als 15 % oberhalb der ersten freien Biegeeigenfrequenz der Tragwalze liegt.Furthermore, it is preferred that the vibration damper has a natural frequency which is above the first free natural bending frequency of the support roller. The "free bending natural frequency" is by definition the natural frequency of the support roller without the influence of an overlying winding mass, such as the winding roll. The vibration absorber may preferably have a natural frequency which is more than 10%, preferably more than 15%, above the first free one Biegeeigenfrequenz the support roller is.

Vorzugsweise weist die einlaufseitige Tragwalze den Schwingungstilger auf. Hier werden die meisten Schwingungen eingetragen. Eine Dämpfung der ersten Tragwalze führt also in vielen Fällen bereits dazu, daß die Rollenwickeleinrichtung insgesamt in ausreichendem Maße gedämpft wird.Preferably, the inlet-side support roller on the vibration damper. Here are the most oscillations registered. An attenuation of the first support roller thus leads in many cases already to the fact that the reel winder is attenuated overall to a sufficient extent.

Alternativ dazu können auch beide Tragwalzen jeweils einen Schwingungstilger aufweisen. Dies ergibt eine verbesserte Schwingungsdämpfung. Jede Tragwalze kann dann auf die eigene Kontaktfrequenz mit der Wickelrolle abgestimmt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Tragwalzen unterschiedliche Durchmesser aufweisen oder ihr Kontaktnip mit der Wickelrolle in unterschiedlichen Höhen, bezogen auf die Schwerkraft-richtung, angeordnet sind.Alternatively, both support rollers may each have a vibration absorber. This results in improved vibration damping. Each support roller can then be tuned to its own contact frequency with the winding roll. This is particularly advantageous if the support rollers have different diameters or their contact nip with the winding roller at different heights, based on the direction of gravity, are arranged.

Vorzugsweise ist der Schwingungstilger als passiver Schwingungstilger mit einer Tilgermasse ausgebildet. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, Hilfsenergien von außen zuzuführen. Der Schwingungstilger entzieht dem schwingungsfähigen System einfach dadurch Energie, daß die Tilgermasse gegen einen Dämpfer bewegt wird.Preferably, the vibration damper is designed as a passive vibration absorber with a damping mass. In this case it is not necessary to supply auxiliary energy from the outside. The vibration damper removes energy from the oscillatory system simply by moving the absorber mass against a damper.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Tilgermasse in der Tragwalze angeordnet ist. Die Walze weist hierzu ein Walzenrohr oder einen Walzenmantel auf, ist also hohl. In diesem Hohlraum kann man ohne größeren Zusatzaufwand die Tilgermasse unterbringen. Dies hat zwei Vorteile. Zum einen wird Bauraum außerhalb der Tragwalze eingespart, weil man einen ohnehin vorhandenen, aber bislang praktisch nicht genutzten Raum innerhalb der Walze verwendet. Zum anderen kann die Tilgermasse unmittelbar auf die Tragwalze wirken, muß also ihre Wirkung nicht auf dem Umweg über irgendwelche Lager oder ähnliches entfalten.It is preferred that the absorber mass is arranged in the support roller. The roller has for this purpose a roller tube or a roll shell, so it is hollow. In this cavity you can accommodate the absorber mass without much additional effort. This has two advantages. On the one hand space is saved outside the carrier roll, because you used an already existing, but so far practically unused space within the roller. On the other hand, the absorber mass can act directly on the support roller, so must not unfold their effect on the detour via any bearings or the like.

Vorzugsweise wirkt die Tilgermasse von innen auf einen Walzenmantel. Mit anderen Worten greift die Tilgermasse von innen am Walzenmantel an. Dies ist eine sehr unmittelbare Form der Schwingungsdämpfung. Wenn die Rollenwickeleinrichtung in Schwingungen gerät, dann entstehen diese Schwingungen primär durch das Zusammenwirken von Wickelrolle und Walzenmantel. Wenn man dann die Schwingungen direkt am Walzenmantel abdämpft, dann verhindert man mit hoher Zuverlässigkeit, daß sich die Schwingungen weiter ausbreiten.Preferably, the absorber mass acts on the inside of a roll shell. In other words, the absorber mass attacks the roll shell from the inside. This is a very immediate form of vibration damping. If the Roll winding device vibrates, then these vibrations arise primarily by the interaction of winding roll and roll shell. If you dampen the vibrations directly on the roll shell, then you prevent with high reliability that the vibrations continue to spread.

Bevorzugterweise entspricht die Tilgermasse mindestens 5 % der Masse der Tragwalze. Je größer die Tilgermasse ist, desto breiter ist der Frequenzbereich, in dem der Schwingungstilger wirksam ist. Man muß dementsprechend die Frequenz, die gedämpft werden soll, nicht genau treffen. Dies hat umgekehrt die positive Auswirkung, daß man im Grunde ein ganzes Frequenzband mit dem Schwingungstilger abdecken kann und zwar genau das Frequenzband, das sich ausbildet, wenn der Durchmesser der Wickelrolle von etwa 60 oder 70 % auf 100 % des Durchmessers ansteigt. Wie oben bereits ausgeführt, ist dieses Frequenzband aber ohnehin nicht allzu breit.Preferably, the absorber mass corresponds to at least 5% of the mass of the support roller. The larger the absorber mass, the wider the frequency range in which the vibration absorber is effective. Accordingly, one must not exactly hit the frequency to be damped. Conversely, this has the positive effect of basically covering an entire frequency band with the vibration damper, specifically the frequency band that forms as the diameter of the winding roll increases from about 60 or 70% to 100% of the diameter. As already stated above, this frequency band is not too wide anyway.

Auch ist von Vorteil, wenn die Tilgermasse höchstens 10 % der Masse der Tragwalze entspricht. Prinzipiell könnte man zwar davon ausgehen, daß die Dämpfungswirkung um so besser ist, je größer die Tilgermasse ist. Neben der Dämpfungswirkung sind beim Betrieb einer Rollenwickeleinrichtung allerdings auch noch andere Randbedingungen zu berücksichtigen, beispielsweise die Antriebsleistung und die Bremsleistung. Mit einer Größe von etwa 10 % der Walzenmasse für die Tilgermasse ist ein annehmbarer Kompromiß zwischen der Dämpfungsleistung und der Antriebsleistung erreicht.It is also advantageous if the absorber mass corresponds to at most 10% of the mass of the support roller. In principle, it could indeed be assumed that the damping effect is the better, the larger the absorber mass. In addition to the damping effect, however, other boundary conditions have to be taken into account in the operation of a reel winder, for example the drive power and the braking power. With a caliper mass of about 10% of the mass of the absorber, an acceptable compromise between damping performance and drive performance is achieved.

Vorzugsweise ist der Schwingungstilger in mehrere Einzelmodule aufgeteilt, die über die axiale Länge der Tragwalze verteilt sind. Dies bietet dann die Möglichkeit, daß der Schwingungstilger bzw. seine Einzelmodule auf Unsymmetrien, die in der Praxis auftreten können, besser reagieren können. Auch erfolgt die Dämpfung über die axiale Länge der Tragwalze gleichmäßiger als dann, wenn der Schwingungstilger an einer Position konzentriert ist.Preferably, the vibration absorber is divided into several individual modules, which are distributed over the axial length of the support roller. This then offers the possibility that the vibration absorber or its individual modules can respond better to asymmetries that can occur in practice. Also, the damping over the axial length of the carrier roll is more uniform than when the vibration absorber is concentrated at one position.

Hierbei ist von Vorteil, wenn die Einzelmodule unterschiedliche Eigenfrequenzen aufweisen. Wenn man den Schwingungstilger auf unterschiedliche Einzelmodule aufteilt, ist es möglich, diese Einzelmodule auf eine leicht unterschiedliche Frequenz vom Rand zur Mitte der Tragwalze hin abzustimmen und natürlich auch von der Mitte wieder zum Rand. Dies kann insbesondere bei sehr breiten Maschinen nützlich sein, bei denen sich die Kontakteigenfrequenzen aufgrund von Antriebselementen, beispielsweise der angekoppelten Masse einer Kardanwelle, auf beiden Seiten der Maschine nicht exakt gleich ausbilden.It is advantageous if the individual modules have different natural frequencies. If you divide the vibration damper on different individual modules, it is possible to tune these individual modules to a slightly different frequency from the edge to the center of the carrier roll and of course from the center back to the edge. This can be particularly useful for very wide machines in which the contact own frequencies due to drive elements, such as the coupled mass of a propeller shaft, not exactly the same form on both sides of the machine.

Auch ist von Vorteil, wenn der Schwingungstilger im Hinblick auf seine Eigenfrequenz einstellbar ist. Dies hat mehrere Vorteile. Zum einen kann man dann beispielsweise bei der Inbetriebnahme eine Feinabstimmung vornehmen, um die optimale Schwingungsdämpfung zu erreichen. Zum anderen kann man dann gleiche Schwingungstilger für unterschiedliche Anwendungszwecke verwenden, was die Ersatzteilbevorratung und die Wartung vereinfacht.It is also advantageous if the vibration damper is adjustable with respect to its natural frequency. This has several advantages. On the one hand, you can then fine-tune, for example, during commissioning in order to achieve optimum vibration damping. On the other hand, you can then use the same vibration absorber for different applications, which simplifies spare parts inventory and maintenance.

Hierbei ist bevorzugt, wenn der Schwingungstilger eine Tilgungsmassenlagerung aufweist, die eine Feder mit einer nicht linearen Kennlinie aufweist, wobei die Vorspannung der Feder veränderbar ist. Durch eine Veränderung der Vorspannung der Feder der Tilgermassenlagerung ergibt sich dann eine andere Federkonstante, die wiederum die Eigenfrequenz des Schwingungstilgers verändert.In this case, it is preferred if the vibration damper has a Tillgungsmassenlagerung having a spring with a non-linear characteristic, wherein the bias of the spring is variable. By changing the bias of the spring of the absorber mass storage then results in a different spring constant, which in turn changes the natural frequency of the vibration absorber.

In vielen Fällen wird es ausreichend sein, die Feinabstimmung des Schwingungstilgers im Stillstand der Maschine durchzuführen. In manchen Fällen ist es jedoch von Vorteil, wenn mindestens ein hilfskraftbetätigtes Einstellelement zum Verändern der Vorspannung vorgesehen ist. Als Hilfskraft kann man pneumatische, hydraulische oder elektrische Energien verwenden. In diesem Fall ist die Verstellung sozusagen ferngesteuert möglich. Dies ist relativ komfortabel.In many cases it will be sufficient to carry out the fine tuning of the vibration damper when the machine is at a standstill. In some cases, however, it is advantageous if at least one power-operated adjusting element is provided for changing the bias voltage. As an assistant you can use pneumatic, hydraulic or electrical energy. In this case, the adjustment is possible, so to speak remotely controlled. This is relatively comfortable.

Vorzugsweise weist der Schwingungstilger mindestens ein Piezoelement auf, das mit einem elektrischen Schwingkreis verbunden ist. In vielen Fällen ist es dabei günstig, mehrere über den Umfang der Walze verteilte Piezoelemente zu verwenden, die jeweils mit einem eigenen Schwingkreis verbunden sind. Man kann auch mehrere Piezoelemente mit einem gemeinsamen Schwingkreis verbinden. Das Piezoelement erzeugt bei einer Walzenverformung, die bei einer Schwingung auftritt, eine elektrische Spannung. Diese elektrische Spannung wird an den elektrischen Schwingkreis weitergegeben. Wenn der elektrische Schwingkreis in seiner Resonanzfrequenz betrieben wird, die auf die Problemfrequenz der mechanischen Struktur abgestimmt ist, dann wirkt die elektrische Spannung auf das Piezoelement zurück. Bei einer entsprechenden Auslegung kann man erreichen, daß das Piezoelement annähernd in Gegenphase zur Schwingung angeregt wird. Durch die Rückkopplung der schwingenden elektrischen Ströme wird über die Ausdehnung der Piezoelemente eine dämpfende Ausdehnungskomponente in die Tragwalze eingeleitet, welche die gleichen dämpfenden Effekte wie rein mechanisch wirkende Tilgermodule bewirkt.Preferably, the vibration damper on at least one piezoelectric element, which is connected to an electrical resonant circuit. In many cases it is there favorable to use several distributed over the circumference of the roller piezo elements, which are each connected to a separate resonant circuit. You can also connect several piezo elements with a common resonant circuit. The piezoelectric element generates an electric voltage in a roll deformation that occurs at a vibration. This electrical voltage is passed on to the electrical resonant circuit. If the electrical resonant circuit is operated at its resonant frequency, which is tuned to the problem frequency of the mechanical structure, then the electrical voltage acts on the piezo element. With a corresponding design can be achieved that the piezoelectric element is excited approximately in the opposite phase to the vibration. Due to the feedback of the oscillating electrical currents, a damping expansion component is introduced into the carrier roll via the expansion of the piezoelements, which causes the same damping effects as purely mechanical absorber modules.

Hierbei ist bevorzugt, daß das Piezoelement als Folienmodul ausgebildet ist. Piezokeramische Folienmodule sind im Handel zu vertretbaren Kosten erhältlich. Sie lassen sich leicht handhaben und anschließen.It is preferred that the piezoelectric element is designed as a film module. Piezoceramic film modules are commercially available at a reasonable cost. They are easy to handle and connect.

Hierbei ist bevorzugt, daß die Piezoelemente mit ihrer Wirkrichtung parallel zur Richtung der größten Dehnung der Tragwalze von innen am Walzenmantel befestigt sind. Die Piezoelemente wirken also unmittelbar auf den Walzenmantel. Jedes Piezoelement wird dann sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben, in Abhängigkeit von der Position, wo es sich gerade befindet.It is preferred that the piezo elements are fastened with their direction of action parallel to the direction of greatest elongation of the support roller from the inside to the roll shell. The piezoelectric elements thus act directly on the roll shell. Each piezo element is then operated both as a generator and as a motor, depending on the position where it is currently located.

Der Schwingungstilger kann in einer bevorzugten Ausgestaltung auch als aktives System ausgebildet sein, das mehrere elektromechanische Aktuatoren, insbesondere Piezoelemente, aufweist, die mit einem elektrischen Regelkreis verbunden sind, der elektrische Energie von außen zuführt. Der elektrische Regelkreis weist außerdem noch einen Sensor auf, der die durch die Schwingung der Tragwalze bedingten Verformungen ermittelt. Dieser Sensor kann allerdings auch durch einen elektromechanischen Aktuator selbst gebildet sein. Ein aktives System hat den Vorteil, daß man sehr flexibel auf sich verändernde Problemfrequenzen reagieren kann.The vibration damper may be formed in a preferred embodiment as an active system having a plurality of electromechanical actuators, in particular piezoelectric elements, which are connected to an electrical control circuit that supplies electrical energy from the outside. The electrical control circuit also has a sensor which determines the deformations caused by the vibration of the support roller. However, this sensor can also be formed by an electromechanical actuator itself. An active System has the advantage that one can react very flexibly to changing problem frequencies.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Schwingungstilger mindestens einen Walzeneinschub aufweist, der sich über Federn von innen am Walzenmantel abstützt, wobei ein Spalt zwischen Walzeneinschub und Walzenmantel mit einer zähflüssigen Flüssigkeit gefüllt ist. Mit Hilfe der zähflüssigen Flüssigkeit lassen sich die Dämpfungseigenschaften einstellen. Die Federn bestimmen hingegen die Resonanzfrequenz.In a preferred embodiment, it is provided that the vibration damper has at least one roller insertion, which is supported by springs on the inside of the roll shell, wherein a gap between the roll insert and roll shell is filled with a viscous liquid. With the help of the viscous liquid, the damping properties can be adjusted. The springs, however, determine the resonance frequency.

In einer alternativen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß der Schwingungstilger mindestens einen Walzeneinschub aufweist, der sich über Gummifeder-Pakete am Walzenmantel abstützt. Eine Gummifeder vereint in einem Bauelement eine Federfunktion und eine Dämpfungsfunktion. Durch die Wahl des Materials der Gummifeder-Pakete lassen sich also in gewissen Grenzen die gewünschten Eigenfrequenzen und die gewünschten Dämpfungseigenschaften realisieren.In an alternative embodiment, it may be provided that the vibration damper has at least one roller insertion, which is supported on the roll shell via rubber spring packages. A rubber spring unites a spring function and a damping function in one component. By choosing the material of the rubber spring packages can thus be realized within certain limits, the desired natural frequencies and the desired damping properties.

In einer dritten Alternative kann vorgesehen sein, daß der Schwingungstilger mindestens einen Walzeneinschub aufweist, der sich über ein Federpaket am Walzenmantel abstützt, wobei eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung in Reihe mit oder parallel zu dem Federpaket angeordnet ist. Auch hier ist die Feder wieder für die Eigenfrequenz verantwortlich, während die Kolben-Zylinder-Anordnung die Dämpfung bewirkt. Hierbei ist es ausreichend, wenn die Kolben-Zylinder-Anordnung eine Flüssigkeit von einer Kammer in eine andere verdrängt und in dem Verbindungsweg zwischen den beiden Kammern eine Drossel oder eine ähnliche Engstelle vorgesehen ist, um der Schwingung Energie zu entziehen.In a third alternative it can be provided that the vibration damper has at least one roller insertion, which is supported by a spring assembly on the roll shell, wherein a hydraulic piston-cylinder arrangement is arranged in series with or parallel to the spring assembly. Again, the spring is again responsible for the natural frequency, while the piston-cylinder arrangement causes the damping. It is sufficient if the piston-cylinder arrangement displaces a liquid from one chamber to another and in the communication path between the two chambers, a throttle or a similar constriction is provided to withdraw energy from the vibration.

Schließlich kann vorgesehen sein, daß mindestens ein walzenförmiger Einschubkörper im Walzenmantel angeordnet ist, der in eine Zwischenschicht aus viskoelastischem Material eingeschrumpft ist. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Gummi- oder Kunststoffbelag handeln. Damit ergibt sich sozusagen eine ringförmige Abstützung des Walzenkörpers im Walzenmantel, der zu einer allseitigen Dämpfung führt.Finally, it can be provided that at least one roller-shaped insert body is arranged in the roll shell, which is shrunk into an intermediate layer of viscoelastic material. This may be, for example, a rubber or plastic coating. This results, so to speak, one annular support of the roll body in the roll shell, which leads to an all-round damping.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1: eine Rollenwickeleinrichtung in schematischer Darstellung,
Fig. 2: eine schematische Darstellung der Rollenwickeleinrichtung zur Erläuterung von Schwingungsausbildungen,
Fig. 3: eine erste Ausgestaltung einer Tragwalze im schematischen Längsschnitt,
Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Feder-Dämpfungs-Elements,
Fig.5: eine abgewandelte Ausführungsform einer Tragwalze im Längsschnitt,
Fig. 6: eine dritte Ausgestaltung einer Tragwalze im Längs- und im Querschnitt und
Fig. 7: eine vierte Ausgestaltung einer Tragwalze.

The invention will be described below with reference to preferred embodiments in conjunction with the drawings. Herein show:

Fig. 1: a roller winding device in a schematic representation,
Fig. 2: a schematic representation of the reel winding device for explaining vibration training,
Fig. 3: a first embodiment of a support roller in a schematic longitudinal section,
Fig. 4: a schematic representation of a spring-damping element,
Figure 5: a modified embodiment of a support roller in longitudinal section,
Fig. 6: a third embodiment of a support roller in the longitudinal and in the cross section and
Fig. 7: a fourth embodiment of a support roller.

Eine Rollenwickeleinrichtung 1 weist zwei Tragwalzen 2, 3 auf, die ein Wickelbett 4 bilden, in dem beim Wickeln eine Wickelrolle 5 ruht. Auf die Wickelrolle wird eine Materialbahn, im vorliegenden Fall eine Papierbahn 6, aufgewickelt. Die Papierbahn 6, die im Ausgangszustand eine Breite von bis zu 10 m oder sogar darüber hinaus haben kann, durchläuft vor dem Auftreffen auf die zulaufseitige Tragwalze 2 eine Längsschneideeinrichtung 7, mit deren Hilfe sie in ihre Teilbahnen geschnitten wird, die eine Breite im Bereich von 0,2 bis 4,8 m aufweisen.A roll winding device 1 has two support rollers 2, 3, which form a winding bed 4, in which a winding roller 5 rests during winding. On the winding roll, a material web, in the present case, a paper web 6, wound up. The paper web 6, which may have a width of up to 10 m or even beyond in the initial state, passes through a longitudinal cutting device 7 before hitting the feed-side support roll 2, with the aid of which it is cut into its part webs having a width in the range of 0.2 to 4.8 m.

Zu Beginn eines Wickelvorganges wird die Papierbahn 6 zunächst an einer Wickelhülse 8 befestigt, beispielsweise durch Kleben. Am Ende eines Wickelvorganges wird das Ende der Papierbahn 6 am Umfang der Wickelrolle 5 befestigt, beispielsweise ebenfalls durch Kleben. Um den Anfang und das Ende der Papierbahn 6 zu erzeugen, ist eine nur schematisch dargestellte Querschneideeinrichtung 9 vorgesehen.At the beginning of a winding process, the paper web 6 is first attached to a winding tube 8, for example by gluing. At the end of a winding process, the end of the paper web 6 is attached to the circumference of the winding roll 5, for example also by gluing. In order to produce the beginning and the end of the paper web 6, a cross cutting device 9 is shown only schematically.

Man kann nun beobachten, daß es insbesondere beim Wickeln von Papierbahnen 6 (und auch anderen Materialbahnen), die einen hohen Haftreibbeiwert haben, zu Problemen kommt. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Haftreibwert der Papierlagen untereinander größer ist als 0,5, insbesondere den Wert 0,7 und mehr erreicht. Beim Wickeln solcher Papiere kommt es häufig zu starken Schwingbewegungen der Wickelrolle 5 und der Tragwalzen 2, 3. Derartige Schwingbewegungen sind aus mehreren Gründen unerwünscht. Zum einen besteht die Gefahr, daß die Wickelrolle 5 aus dem Wickelbett 4 ausgeworfen wird. Zum anderen kommt es zu Unrundheiten in der Wickelrolle 5, die sich wiederum störend auf die Weiterverarbeitung auswirken.It can now be observed that problems arise in particular when winding paper webs 6 (and also other webs of material) which have a high coefficient of static friction. This is especially true when the coefficient of adhesion of the paper layers is greater than 0.5, in particular the value reaches 0.7 and more. During winding of such papers, there are often strong oscillatory movements of the winding roll 5 and the support rollers 2, 3. Such oscillatory movements are undesirable for several reasons. First, there is a risk that the winding roller 5 is ejected from the winding bed 4. On the other hand, there are discontinuities in the winding roll 5, which in turn have a disturbing effect on the further processing.

Einen Teil der Probleme kann man dadurch vermindern, daß man eine Belastungswalze 10 vorsieht, die die Wickelrolle 5 in das Wickelbett 4 drückt. Die Belastungswalze 10 kann auch zu Beginn eines Wickelvorganges einen ausreichenden Anpreßdruck erzeugen, um die Wickelhärte im radialen Inneren der Wickelrolle zu steigern. Dennoch treten unerwünschte Schwingungen auf.Part of the problems can be reduced by providing a loading roller 10 which presses the winding roller 5 into the winding bed 4. The loading roller 10 can also generate a sufficient contact pressure at the beginning of a winding process to increase the winding hardness in the radial interior of the winding roll. Nevertheless, unwanted vibrations occur.

Dieses Verhalten ist möglicherweise durch einen Selbsterregungseffekt auf der Wickelrolle 5 zu erklären. Bedingt durch einen hohen Haftreibwert der Papierlagen untereinander werden die üblichen Lagenverschiebungen beim Aufwickeln der Papierbahn 6 weitgehend unterdrückt. Dies hat zur Folge, daß sich dynamisch bedingte Wickelhärtedifferenzen am Umfang des Wickels einstellen, welche zu Radienveränderungen am Umfang des Wickels führen, weil durch die fehlenden Papierlagenverschiebungen diese Wickelhärteunterschiede nicht ausreichend egalisiert oder verwischt werden. Anders ausgedrückt: Aus jeder dynamischen Wickelverformung bzw. dynamischen Wickelbelastung an den Tragwalzen 2, 3 verbleibt ein kleiner Anteil als bleibende ortsfeste Verformung, die dann beim Wiedereinlauf in eine Wickelkontaktzone 11-13 wie eine Wegerregung wirkt. Dieser regenerative Effekt führt beim Zusammentreffen einiger Harmonischen der Wickeldrehzahl mit bestimmten Eigenfrequenzen des Wickelsystems (Tragwalzen 2, 3 und Wickelrolle 5) zu einem Selbsterregungsprozeß. Meist handelt es sich dabei um die Eigenfrequenzen, bei denen die Wickelrolle selbst eine große dynamische Verformung erfährt, die im Grunde mit einem Federweg gleichzusetzen ist. Dies ist insbesondere bei den sogenannten Kontakteigenfrequenzen der Fall, bei denen die Tragwalzen 2, 3 und die Wickelrolle 5 in einer gegenphasigen Bewegung zueinander schwingen.This behavior may be explained by a self-excitation effect on the winding roll 5. Due to a high coefficient of adhesion of the paper layers with each other, the usual position shifts during winding of the paper web 6 are largely suppressed. This has the consequence that adjust dynamically induced winding hardness differences on the circumference of the roll, which lead to changes in the radius of the circumference of the roll, because due to the lack of Papierlagenverschiebungen these winding hardness differences are not sufficient be leveled or blurred. In other words: From each dynamic winding deformation or dynamic winding load on the support rollers 2, 3, a small proportion remains as a permanent stationary deformation, which then acts like a path excitation when re-entering a winding contact zone 11-13. This regenerative effect leads to the coincidence of some harmonics of the winding speed with certain natural frequencies of the winding system (support rollers 2, 3 and winding roller 5) to a self-energizing process. These are usually the natural frequencies at which the winding roll itself undergoes a large dynamic deformation, which is basically equated with a spring travel. This is the case, in particular, in the case of the so-called contact own frequencies, in which the support rollers 2, 3 and the winding roller 5 oscillate in an antiphase movement relative to one another.

Fig. 2 zeigt nun in einer stark vereinfachten Darstellung die Rollenwickeleinrichtung 1, bei der alle bewegten Massen, also die beiden Tragwalzen 2, 3, die Wickelrolle 5 und die Belastungswalze 10, jeweils einen Freiheitsgrad der Bewegung in X-Richtung (horizontale Richtung) und einen in Y-Richtung (vertikale Richtung) haben. Für ein derartiges Berechnungsmodell sind die beiden Tragwalzen 2, 3, die Wickelrolle 5 und die Belastungswalze 10 als über Federn und Dämpfer (Dämpfer sind in Fig. 2 der Einfachheit halber nicht dargestellt) verbundene Massepunkte abgebildet. Die einzelnen Federsteifigkeiten sind so abgestimmt, daß jede Masse für sich die Eigenfrequenz des zugehörigen Bauteils im nicht gekoppelten Zustand möglichst exakt abbildet.Fig. 2 shows a highly simplified representation of the roll winding device 1, in which all moving masses, so the two support rollers 2, 3, the winding roll 5 and the loading roller 10, each one degree of freedom of movement in the X direction (horizontal direction) and have one in the Y direction (vertical direction). For such a calculation model, the two support rollers 2, 3, the winding roller 5 and the loading roller 10 are illustrated as mass points connected via springs and dampers (dampers are not shown in FIG. 2 for the sake of simplicity). The individual spring stiffnesses are adjusted so that each mass individually reflects the natural frequency of the associated component in the uncoupled state as accurately as possible.

In einem derartigen System lassen sich nun die Eigenfrequenzen berechnen und zwar auch für unterschiedliche Durchmesser der Wickelrolle 5. Dabei zeigt sich, daß die meisten Eigenfrequenzen der Rollenwickeleinrichtung 1 mit zunehmendem Durchmesser der Wickelrolle 5 sinken. Dies war im Grunde zu erwarten. Für die zweithöchste Kontakteigenfrequenz ergibt sich jedoch ein Verlauf, der sich mit dem Durchmesser der Wickelrolle 5 nur unbedeutend ändert.In such a system can now calculate the natural frequencies and indeed for different diameters of the winding roll 5. It shows that most of the natural frequencies of the reel winding device 1 decrease with increasing diameter of the winding roll 5. This was basically to be expected. For the second highest contact frequency, however, results in a course that changes only insignificantly with the diameter of the winding roll 5.

Wenn man nun den Verlauf der Wickeldrehzahl und deren Harmonische in das gleiche Diagramm wie die Eigenfrequenzen einträgt, also bezogen jeweils auf den Durchmesser der Wickelrolle 5, dann erkennt man, daß es in Abhängigkeit von der Wickelgeschwindigkeit zu unterschiedlichen Schnittpunkten der Harmonischen mit den Eigenfrequenzen kommt. Für die Bildung der Wickelwelligkeiten sind jedoch immer die Kontakteigenfrequenzen verantwortlich. An den Schnittpunkten besteht die Gefahr, daß sich das System aus Tragwalzen 2, 3, Wickelrolle 5 und Belastungswalze 10 aufschaukelt.If you now the course of the winding speed and its harmonics in the same diagram as the natural frequencies enters, so referred in each case to the diameter of the winding roll 5, then it can be seen that it comes in dependence on the winding speed to different intersections of the harmonics with the natural frequencies. However, the contact frequencies are always responsible for the formation of the winding ripples. At the intersections there is a risk that the system of support rollers 2, 3, winding roller 5 and load roller 10 aufschaukelt.

Es läßt sich nun beobachten, daß auch bei unterschiedlichen Wickelgeschwindigkeiten oder Produktionsgeschwindigkeiten die Problemfrequenz immer im gleichen Frequenzbereich liegt, der in der Größenordnung der zweiten Kontakteigenfrequenz liegt.It can now be observed that even with different winding speeds or production speeds the problem frequency is always in the same frequency range, which is in the order of magnitude of the second contact frequency.

Um ein Aufschwingen der Rollenwickeleinrichtung 1 zu vermeiden, weisen daher die beiden Tragwalzen 2, 3 jeweils einen Schwingungstilger 14, 15 auf.In order to avoid a swinging up of the reel winding device 1, therefore, the two support rollers 2, 3 each have a vibration damper 14, 15.

Jeder Schwingungstilger weist eine Tilgermasse 16, 17 auf, die über eine Feder-Dämpfer-Anordnung 18, 19 an der Innenwand 20, 21 des Walzenmantels 22, 23 der beiden Tragwalzen 2, 3 befestigt ist. Für die Ausbildung der Feder-Dämpfer-Anordnung gibt es prinzipiell zwei Möglichkeiten. Man kann beispielsweise eine Feder 24 parallel zu einem Dämpfer 25 anordnen. Man kann auch eine Feder 26 in Reihe mit einem Dämpfer 27 anordnen.Each vibration absorber has a damping mass 16, 17, which is attached via a spring-damper arrangement 18, 19 on the inner wall 20, 21 of the roll shell 22, 23 of the two support rollers 2, 3. For the design of the spring-damper assembly, there are basically two options. For example, one can arrange a spring 24 parallel to a damper 25. It is also possible to arrange a spring 26 in series with a damper 27.

Unabhängig von der konkreten Ausbildung der Feder-Dämpfer-Anordnung 18, 19 kann man durch eine geeignete Dimensionierung der verwendeten Elemente dafür sorgen, daß die Schwingungstilger 14, 15 eine Eigenfrequenz aufweisen, die auf eine Frequenz direkt unterhalb der zweithöchsten Kontakteigenfrequenz abgestimmt ist. Gegebenenfalls bezieht sich diese zweithöchste Kontakteigenfrequenz dann auf einen vorbestimmten Wickeldurchmesser, der beispielsweise im Bereich von 80 bis 100 % des Enddurchmessers der Wickelrolle 5 liegt. Damit ergeben sich zwar gewisse Ungenauigkeiten bei kleineren Durchmessern. Dies ist jedoch unkritisch, weil die Schwingungstilger 14, 15 auch in benachbarten Frequenzen noch eine ausreichende Dämpfungswirkung entfalten.Regardless of the specific design of the spring-damper assembly 18, 19 can be ensured by a suitable dimensioning of the elements used that the vibration absorber 14, 15 have a natural frequency, which is tuned to a frequency directly below the second highest contact frequency. Optionally, this second highest contact frequency then refers to a predetermined winding diameter, which is for example in the range of 80 to 100% of the final diameter of the winding roll 5. This results in certain inaccuracies with smaller diameters. However, this is not critical, because the vibration damper 14, 15 too in adjacent frequencies still develop a sufficient damping effect.

Weiterhin kann man unabhängig von der konkreten Ausbildung der Feder-Dämpfer-Anordnung 18, 19 durch eine geeignete Dimensionierung der verwendeten Elemente auch dafür sorgen, daß der Schwingungstilger eine Eigenfrequenz aufweist, die oberhalb der ersten freien Biegeeigenfrequenz der Tragwalze liegt. Die "freie Biegeeigenfrequenz" ist dabei per Definition die Eigenfrequenz der Tragwalze ohne den Einfluss einer aufliegenden Wickelmasse, beispielsweise der Wickelrolle. Der Schwingungstilger kann bevorzugt eine Eigenfrequenz aufweisen, die mehr als 10 %, vorzugsweise mehr als 15 % oberhalb der ersten freien Biegeeigenfrequenz der Tragwalze liegt. Der Schwingungstilger kann also eine Eigenfrequenz aufweisen, die vorzugsweise zwischen der zweithöchsten und höchsten Kontakteigenfrequenz liegt.Furthermore, one can also ensure, regardless of the specific design of the spring-damper assembly 18, 19 by a suitable dimensioning of the elements used that the vibration damper has a natural frequency which is above the first free bending natural frequency of the support roller. The "free bending natural frequency" is by definition the natural frequency of the support roller without the influence of an overlying winding mass, such as the winding roll. The vibration absorber may preferably have a natural frequency which is more than 10%, preferably more than 15% above the first free bending natural frequency of the carrier roll. The vibration absorber can thus have a natural frequency, which is preferably between the second highest and highest contact natural frequency.

Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Tilgermassen 16, 17 einen nennenswerten Anteil an der Masse der Tragwalzen 2, 3 haben und stark gedämpft werden. In der Regel reichen 5 bis 10 % der Tragwalzenmasse als Tilgermasse 16, 17 aus, um die Welligkeitsbildung an der Wickelrolle 2 stark zu reduzieren.This is particularly the case when the absorber masses 16, 17 have a significant share of the mass of the support rollers 2, 3 and are strongly attenuated. As a rule, 5 to 10% of the carrier roll mass is sufficient as absorber mass 16, 17 in order to greatly reduce the formation of waviness on the winding roll 2.

Fig. 3 zeigt nun ein Beispiel, wie man eine Tragwalze 2 mit einem Schwingungstilger ausbilden kann. Die Tragwalze 2 weist einen Walzenmantel 22 auf, in dem eine Tilgermasse 16 als Walzeneinschub angeordnet ist. Die Tilgermasse 16 ist über Federn 24 mit der Innenseite des Walzenmantels 22 verbunden. In einem Spalt 28 zwischen der Tilgermasse 16 und dem Walzenmantel 22 ist ein zähflüssiges Öl angeordnet, dessen Viskosität die Dämpfungseigenschaften beeinflußt. Durch Wahl einer geeigneten Viskosität lassen sich also auch die Dämpfungseigenschaften verändern. Die Federn 24 können beispielsweise als Tellerfedern ausgebildet sein.3 shows an example of how to form a carrier roll 2 with a vibration damper. The support roller 2 has a roll shell 22, in which a damping mass 16 is arranged as a roll insertion. The absorber mass 16 is connected via springs 24 with the inside of the roll shell 22. In a gap 28 between the absorber mass 16 and the roll shell 22, a viscous oil is arranged, the viscosity of which influences the damping properties. By choosing a suitable viscosity, therefore, the damping properties can also be changed. The springs 24 may be formed, for example, as disc springs.

Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus der Tragwalze 3, bei dem erkennbar ist, daß die Tilgermasse 17 über die Feder-Dämpfer-Anordnung 19 mit dem Walzenmantel 23 verbunden ist. Die Feder-Dämpfer-Anordnung 19 weist eine Feder 26 auf, die als Federpaket aus Tellerfedern ausgebildet ist. Die Feder liegt in Reihe mit einem Dämpfer 27, der einen Kolben 29 aufweist, der in einem Zylinder 30 hin und her bewegbar ist. Der Kolben 29 weist eine Drosselbohrung 31 auf, durch die bei der Bewegung des Kolbens 29 Flüssigkeit strömen muß. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, daß zwischen dem Außenumfang des Kolbens 29 und dem Innenumfang des Zylinders 30 ein Ringspalt 32 vorgesehen ist, der im Grunde die gleiche Aufgabe wie die Drosselbohrung 31 erfüllt.Fig. 4 shows a section of the support roller 3, wherein it can be seen that the Tilgermasse 17 is connected via the spring-damper assembly 19 with the roll shell 23. The spring-damper assembly 19 has a spring 26 which is formed as a spring assembly of disc springs. The spring is in series with a damper 27 having a piston 29 which is reciprocable in a cylinder 30. The piston 29 has a throttle bore 31 through which liquid must flow during the movement of the piston 29. Alternatively, it can also be provided that between the outer circumference of the piston 29 and the inner circumference of the cylinder 30, an annular gap 32 is provided, which basically performs the same task as the throttle bore 31.

In Fig. 5 ist eine abgewandelte Ausgestaltung der Tragwalze 2 dargestellt, bei der die Tilgermasse 16 mit dem Walzenmantel 22 über eine viskoelastische Zwischenschicht 33, beispielsweise aus einem Gummimaterial oder einem Kunststoff, verbunden ist. Die Zwischenschicht 33 erfüllt dann sowohl die Aufgabe der Feder 24 als auch die Aufgabe des Dämpfers 25.In Fig. 5, a modified embodiment of the support roller 2 is shown, in which the absorber mass 16 is connected to the roll shell 22 via a viscoelastic intermediate layer 33, for example of a rubber material or a plastic. The intermediate layer 33 then fulfills both the task of the spring 24 and the task of the damper 25.

In Fig. 6 ist eine abgewandelte Ausgestaltung der Tragwalze 2 dargestellt, bei der die Tilgermasse über mehrere Gummifeder-Pakete 34 mit dem Walzenmantel 22 verbunden ist. Die einzelnen Gummifeder-Pakete 34 haben sowohl in axialer Richtung einen Abstand zueinander als auch in Umfangsrichtung, wie aus den Fig. 6a und 6b hervorgeht.In Fig. 6 shows a modified embodiment of the support roller 2 is shown, in which the absorber mass is connected via a plurality of rubber spring packages 34 with the roll shell 22. The individual rubber spring packages 34 are spaced apart both in the axial direction and in the circumferential direction, as shown in FIGS. 6a and 6b.

Eine derartige Ausgestaltung hat darüber hinaus den Vorteil, daß man den Schwingungstilger sozusagen in mehrere Einzelmodule 14a, 14b, ..., 14n aufteilen kann, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel noch die Tilgermasse 16 gemeinsam haben. Man kann allerdings die Eigenfrequenzen der einzelnen Tilgermodule 14a-14n in Axialrichtung der Tragwalze 2 unterschiedlich gestalten. Dies bietet dann die Möglichkeit, daß die Schwingungstilger auf Unsymmetrien, die in der Praxis auftreten können, reagieren können. Beispielsweise kann man bei sehr breiten Maschinen berücksichtigen, daß sich die Kontakteigenfrequenzen aufgrund von Antriebselementen, beispielsweise der angekoppelten Masse einer Kardanwelle, auf beiden Seiten der Rollenwickeleinrichtung 1 nicht exakt gleich ausbilden.Such an embodiment also has the advantage that it is possible to divide the vibration absorber into a plurality of individual modules 14a, 14b,..., 14n, which in the present embodiment still have the absorber mass 16 in common. However, one can make the natural frequencies of the individual absorber modules 14a-14n in the axial direction of the support roller 2 different. This then offers the possibility that the vibration absorber can respond to asymmetries that may occur in practice. For example, you can take into account in very wide machines, that the Kontaktigenfrequenzen due to drive elements, such as the coupled mass of a propeller shaft, not exactly the same on both sides of the reel winder 1 form.

Eine ähnliche Ausgestaltung ist in Fig. 7 gezeigt. In Fig. 7 ist eine Tragwalze 2 im schematischen Längsschnitt vorgesehen, bei der mehrere Tilgermassen 16a-16c in den Walzenmantel 22 eingeschrumpft sind und zwar unter Einschluß einer Zwischenschicht 33a-33c, wobei zwischen der Zwischenschicht 33a-33c und dem Walzenmantel 22 piezokeramische Folienmodule 35a-35c angeordnet sind. Diese piezokeramischen Folienmodule erstrecken sich nicht über den gesamten Umfang. Man kann vielmehr über den Innenumfang des Walzenmantels 22 verteilt vier oder mehr derartiger Folienmodule 35a-35c vorsehen.
Im Zusammenhang mit einem nicht näher dargestellten, aber innerhalb der Tragwalze 2 angeordneten passiven elektrischen Netzwerk läßt sich mit den piezokeramischen Folienmodulen ein passiver elektromechanisch wirkender Schwingungstilger realisieren. Hierzu werden die piezokeramischen Folienmodule 35a-35c in ihre Wirkrichtung so an den Innenumfang des Walzenmantels 22 angeklebt, daß ihre Wirkrichtung der Richtung der größten Dehnung der Walze entspricht. Die bei einer Schwingung auftretenden axialen Walzendehnungen erzeugen in den Folienmodulen 35a-35c eine elektrische Spannung. Die an den Folienmodulen 35a-35c angeschlossenen elektrischen Schwingkreise werden in ihrer Resonanzfrequenz auf die Problemfrequenz der mechanischen Struktur hin abgestimmt. Schwingt die mechanische Struktur in diese Frequenz, so wird durch die elektromechanische Kopplung auch das elektrische Netzwerk in seiner Resonanz betrieben. Durch die Rückkopplung der schwingenden elektrischen Ströme wird über die Dehnung der piezokeramischen Folienmodule 35a-35c eine dämpfende Dehnungskomponente in den Walzenmantel 22 eingeleitet, welche die gleichen dämpfenden Effekte wie die rein mechanisch wirkenden Tilgermodule bewirkt.A similar embodiment is shown in FIG. In Fig. 7, a support roller 2 is provided in a schematic longitudinal section, in which a plurality of absorber masses 16a-16c are shrunk into the roll shell 22, including an intermediate layer 33a-33c, between the intermediate layer 33a-33c and the roll shell 22 piezoceramic film modules 35a -35c are arranged. These piezoceramic film modules do not extend over the entire circumference. On the contrary, four or more such film modules 35a-35c can be provided distributed over the inner periphery of the roll shell 22.
In connection with a non-illustrated, but within the support roller 2 arranged passive electrical network can be realized with the piezoceramic foil modules, a passive electro-mechanically acting vibration damper. For this purpose, the piezoceramic film modules 35a-35c are glued in their direction of action to the inner periphery of the roll shell 22, that their effective direction corresponds to the direction of greatest elongation of the roll. The axial rolling expansions occurring during a vibration generate an electrical voltage in the foil modules 35a-35c. The electrical oscillation circuits connected to the film modules 35a-35c are tuned in their resonance frequency to the problem frequency of the mechanical structure. If the mechanical structure oscillates in this frequency, then the electromechanical coupling also operates the electrical network in its resonance. Due to the feedback of the oscillating electrical currents, a damping expansion component is introduced into the roll shell 22 via the expansion of the piezoceramic foil modules 35a-35c, which causes the same damping effects as the purely mechanically acting absorber modules.

In ähnlicher Weise kann man durch die Verwendung von piezokeramischen Folienmodulen 35a-35c ein aktives Dämpfungssystem realisieren. Hierzu ist dann allerdings ein Regelkreis notwendig, mit dem die Folienmodule 35a-35c spannungsmäßig angesteuert werden. Zur Regelung dieser Spannung kann die erfaßte Schwingbewegung nach Amplitude und Phasenlage der jeweiligen Tragwalze 2, 3 erfaßt werden. Ein aktives System hat natürlich den Vorteil, daß man sehr flexibel auf sich verändernde Problemfrequenzen reagieren kann. Es ist allerdings mit einem erhöhten Kostenaufwand verbunden, weil man beispielsweise in die drehende Tragwalze eine elektrische Energie zuführen muß.Similarly, by using piezoceramic film modules 35a-35c, one can realize an active damping system. For this purpose, however, a control loop is necessary with which the film modules 35a-35c are controlled in terms of voltage. To control this voltage, the detected oscillatory motion according to amplitude and phase angle of the respective support roller 2, 3 are detected. Of course, an active system has the advantage of being able to react very flexibly to changing problem frequencies. However, it is associated with an increased cost because you have to perform, for example, in the rotating support roller electrical energy.

In nicht näher dargestellter Weise kann man vorsehen, daß die Schwingungstilger 14, 15 bzw. die Tilgermodule 14a-14n in einem begrenzten Frequenzbereich einstellbar sind. Dies kann man beispielsweise dadurch realisieren, daß man eine Vorspannung einer nicht linear wirkenden Feder der Tilgermassenlagerung verändert.In a manner not shown, it can be provided that the vibration absorbers 14, 15 and the absorber modules 14a-14n are adjustable in a limited frequency range. This can be achieved for example by changing a bias of a non-linear acting spring absorber mass storage.

In den meisten Fällen ist es ausreichend, diese Feinabstimmung im Stillstand der Rollenwickeleinrichtung 1 durchzuführen. Eine Fernverstellung der Eigenfrequenzen der Schwingungstilger 14, 15 über Stellelemente, die beispielsweise pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch ausgeführt sein können, ist denkbar und auch komfortabel.In most cases, it is sufficient to perform this fine tuning at standstill of the reel winder 1. A remote adjustment of the natural frequencies of the vibration damper 14, 15 via adjusting elements, which may for example be performed pneumatically, hydraulically or electrically, is conceivable and also comfortable.

Claims

Roll winding device having two support rollers forming a winding bed in which a winding roll is arranged during winding,
characterized,
in that at least one support roller (2, 3) has a vibration damper (14, 15).

Roll winding device according to claim 1,
characterized,
in that the vibration absorber (14, 15) has a natural frequency which is tuned to a frequency in a predetermined range below the second highest contact natural frequency at the end of the winding process between the carrier roll (2, 3) and the winding roll (5).

Roll winding device according to claim 1 or 2,
characterized,
in that the vibration absorber (14, 15) has a natural frequency which lies above the first free bending natural frequency of the carrier roller (2, 3).

Roll winding device according to claim 3,
characterized,
in that the vibration absorber (14, 15) has a natural frequency which is more than 10%, preferably more than 15%, above the first free bending natural frequency of the carrier roller (2, 3).

Roll winding device according to one of the preceding claims,
characterized,
that the inlet-side carrier roll (2) having the vibration absorbers (14).

Roll winding device according to one of the preceding claims,
characterized,
that both support rollers (2, 3) each have a vibration damper (14, 15).

Roll winding device according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the vibration absorber (14, 15) is designed as a passive vibration absorber with a damping mass (16, 17).

Roll winding device according to claim 7,
characterized,
that the absorber mass (16, 17) in the support roller (2, 3) is arranged.

Roll winding device according to claim 8,
characterized,
that the damping mass (16, 17) from inside a roll mantle (22, 23) acts.

Roll winding device according to one of the preceding claims,
characterized,
that the damping mass (16, 17) at least 5% of the mass of the carrier roll (2, 3).

Roll winding device according to claim 10,
characterized,
that the damping mass (16, 17) is at most 10% of the mass of the carrier roll (2, 3).

Roll winding device according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the vibration absorber (14, 15) is divided into a plurality of individual modules (14a-14n) which are distributed over the axial length of the carrier roll (2, 3).

Roll winding device according to claim 12,
characterized,
that the individual modules (14a-14n) have different natural frequencies.

Roll winding device according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the vibration absorber (14, 15) is adjustable with regard to its natural frequency.

Roll winding device according to claim 14,
characterized,
in that the vibration absorber (14, 15) has an amortization mass bearing which has a spring with a non-linear characteristic, wherein the bias of the spring is variable.

Roll winding device according to claim 15,
characterized,
that at least one power-operated adjusting element is provided for changing the bias voltage.

Roll winding device according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the vibration damper (14) has at least one piezo element (35a-35c) which is connected to an electrical oscillating circuit.

Roll winding device according to claim 17,
characterized,
that the piezoelectric element (35a-35c) is formed as a film module.

Roll winding device according to claim 17 or 18,
characterized,
that the piezo elements (35a-35c) with their direction of action parallel to the direction of greatest elongation of the support roller (2, 3) from the inside of the roll shell (22, 23) are attached.

Roll winding device according to one of claims 1 to 6,
characterized,
in that the vibration absorber (14, 15) is designed as an active system which has a plurality of electromechanical actuators, in particular piezo elements (35a-35c), which are connected to an electrical control circuit which supplies electrical energy from the outside.

Roll winding device according to one of the preceding claims,
characterized,
in that the vibration damper (14) has at least one roller insert which is supported on springs (24) from the inside on the roll shell (22), wherein a gap (28) between roll insert and roll shell (22) is filled with a viscous liquid.

Roll winding device according to one of claims 1 to 20,
characterized,
in that the vibration damper (14) has at least one roller insert which is supported on the roll shell (22) by rubber spring packages (34).

Roll winding device according to one of claims 1 to 20,
characterized,
in that the vibration damper has at least one roller insert which is supported on the roll shell (22) by a spring assembly (26), a hydraulic piston-cylinder arrangement (27) being arranged in series with or parallel to the spring assembly (26).

Roll winding device according to one of claims 1 to 20
characterized,
in that at least one roller-shaped insert body is arranged in the roll shell (22) which has shrunk into an intermediate layer (33) of viscoelastic material.