EP1798172B1

EP1798172B1 - Vorrichtung und Verfahren zum Abwickeln einer Materialbahn

Info

Publication number: EP1798172B1
Application number: EP06124298A
Authority: EP
Inventors: Hermann Albert Stitz; Josef Nelles; Alexander Klupp; Manfred Dr. Mager
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2026-11-17
Also published as: DE102005000187A1; EP1798172A2; DE502006009199D1; EP1798172A3; ATE503712T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, von einer Rolle, zum anschließenden Schneiden in Längsrichtung und zum darauf folgenden Aufwickeln auf eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden Versandrollen.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Abwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn von einer Rolle, insbesondere zum anschließenden Schneiden in Längsrichtung und zum darauf folgenden Aufwickeln auf eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden Versandrollen.
Eine derartige Vorrichtung ist im Stand der Technik bekannt und wird eingesetzt zum Abwickeln einer Materialbahn, die anschließend durch eine oder mehrere Schneideinrichtungen in Längsrichtung geschnitten und in Einzelbahnen unterteilt wird, um dann auf Wickelhülsen zu sogenannten Varsandrollen aufgewickeit zu werden. Hierzu dienen beispielsweise Stützwafzen- oder. Tragwalzen-Wickelmaschinen. Tragwalzen-Wickelmaschinen weisen zwei angetriebene Tragwalzen auf, auf denen die Wickelrollen beim Aufwickeln nebeneinander mit fluchtenden Hülsen aufliegen. Die Tragwalzen-Wickelmaschinen weisen eine Roflenausstoßvorrichtung auf, die bei einem Rollenwechsel einen Satz fertiggewickeiter Wickelrollen aus dem von den beiden Tragwalzen gebildeten Walzenbett ausstoßen. Der fertige Satz Wickelrollen wird dabei von der Ausstoßvorrichtung über den Scheitel einer Tragwalze hinweg auf eine Absenkbühne gedrückt.
Bei Vorrichtungen zum Abwickeln einer Materialbahn, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird, um die für den Betrieb erforderliche Bahnspannung der Materialbahn aufrecht zu erhalten, der Wickeltambour, d. h. die Wickelrolle, generatorisch gebremst.
Besonders bei großen Wickelrollen führt dies zu hohen installierten Leistungen. Bei voller Wickelrolle muss ein großes Moment aufgebracht werden; bei kleinen Durchmessern von Wickelrollen entstehen hohe Drehzahlen, um dieselbe Bahngeschwindigkeit der abzuwickelnden Materialbahn aufrecht zu erhalten. Andererseits treten hohes Antriebsmoment und hohe Drehzahlen nicht gleichzeitig auf. Dennoch muss ein Generator installiert werden, welcher imstande ist, sowohl die hohen Drehzahlen als auch die hohen Drehmomente aufzubringen. Manchmal wird auch ein Getriebe mit fester Untersetzung zwischen dem Generator und dem Tambour zugeschaltet.
Aus der EP-A-1792859 ist ein Verfahren zum Wechseln von Tambouren in einer Rollenwickeleinrichtung, bei dem gegen Ende einer Wickelsequenz ein eine Materialbahn (2) abgebender und angetriebener Tambour bis zum Stillstand verzögert wird, danach die ruhende Materialbahn in der Rollenwickeleinrichtung durchtrennt wird und anschließend eine neue, von einem neuen Tambour abgegebene Materialbahn in die Rollenwickeleinrichtung eingeführt wird, wobei ein Anfang (8) der neuen Materialbahn mittels einer Hilfseinrichtung in einer vorbestimmten Breite, insbesondere in voller Breite, von dem neuen Tambour abgezogen wird. Das erfindungsgemäße Verfahren in dieser Weröffentlichung ist dadurch gekennzeichnet, dass gegen Ende der Wickelsequenz ein Sekundärantrieb in den von einem Primärantrieb angetriebenen Tambour angekuppelt wird, dass der Primärantrieb aus dem Tambour abgekuppelt und vorzugsweise bis zum Stillstand abgebremst wird, dass zeitgleich, zumindest zeitlich überlappend oder danach der von dem Sekundärantrieb angetriebene Tambour von einer Hauptabwickelposition in eine Endabwickelposition gebracht wird, dass anschließend der neue, die neue Materialbahn tragende Tambour in die Hauptabwickelposition gebracht und der Primärantrieb angekuppelt wird, dass hernach die Hilfseinrichtung den Anfang der neuen Materialbahn in einer vorbestimmten Breite, insbesondere in voller Breite, von dem neuen Tambour abzieht und in eine Warteposition für den anstehenden Bahneinzug verfährt, dass zeitgleich, zumindest zeitlich überlappend oder danach der laufende Tambour mit Hilfe des Sekundärantriebs bis zum Stillstand verzögert wird, dass danach die ruhende Materialbahn in der Rollenwickeleinrichtung durchtrennt wird, dass anschließend die neue, von dem neuen Tambour abgegebene Materialbahn mittels der Hilfseinrichtung in die Rollenwickeleinrichtung eingeführt wird und dass nunmehr mit dem Wickeln der neuen, von dem neuen Tambour abgegebenen Materialbahn in der Rollenwickeleinrichtung begonnen wird. Dokument US 2004/011894 offenbart ein verfahren zum Abwickeln einer Materialbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Abwickeln der Materialbahn zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gelöst, die eine erste und eine zweite Abwickelposition aufweist, in denen die Materialbahn nacheinander von der Rolle abwickelbar ist, wobei die Materialbahn in der ersten Abwickelposition durch einen ersten Antrieb und in der zweiten Abwickelposition durch einen zweiten Antrieb von der Wickelrolle abwickelbar ist. Durch die Erfindung erübrigt es sich, eine hohe Antriebsleistung zu installieren; gleichzeitig lassen sich Kosten einsparen.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Von Vorteil ist eine Vorrichtung, in der der erste Antrieb im Verhältnis zum zweiten Antrieb ein hohes Drehmoment ermöglicht. Zusätzlich oder alternativ lässt sich vorsehen, dass der erste Antrieb einen Motor und ein zwischen dem Motor und der Wickelrolle an der ersten Abwickelposition zwischengeschaltetes Getriebe umfasst. Wenn sich der Durchmesser der Wickelrolle verkleinert, kann das Getriebe in eine niedrigere Getriebestufe umschalten. Wenn sich der Durchmesser der Wickelrolle oder des Tambours soweit verkleinert hat, dass dieser von dem Motor, der regulär an der zweiten Abwickelposition angeordnet ist, übernommen werden kann, dann wird dieser an der anderen Stirnseite der Wickelrolle eingekuppelt. Das Umschalten zwischen den beiden Motoren erfolgt vorzugsweise beim Setwechsel; d. h., wenn ein Satz Versandrollen fertig aus den Streifen der abgewickelten Materialbahn aufgewickelt ist.
Vorzugsweise ermöglicht der zweite Antrieb im Verhältnis zum ersten Antrieb eine hohe Drehzahl.
Mit Vorteil lassen sich Mittel zum Ansaugen, zum Trennen und/oder zum Spleißen der Materialbahn im Bereich zwischen den beiden Abwickelpositionen installieren.
Von Vorteil ist es ebenso, wenn die beiden Abwickelpositionen in Bahnlaufrichtung hintereinander angeordnet sind.
Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Wickelrolle dabei so lange durch den ersten Antrieb abgewickelt wird, bis ein Satz Versandrollen entstanden ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der zweite Antrieb von der zweiten Position in die erste Position verfahren wird, sobald eine in der ersten Position vorhandene Rolle vollständig abgewickelt ist.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der zweite Antrieb an dem dem ersten Antrieb gegenüberliegenden Wellenzapfen der Rolle in der ersten Abwickelposition angekuppelt wird. Dadurch sind die Voraussetzungen dafür geschaffen, um, nachdem der erste Antrieb von der Rolle abgekuppelt ist, der zweite Antrieb als Antrieb dient.
Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Rolle, nachdem sie bis zu dem vorgegebenen Umfang abgewickelt ist, zusammen mit dem zweiten Antrieb zu der zweiten Abwickelposition verfahren wird und von diesem bis zum Ende abgewickelt wird.
Von Vorteil ist es ebenfalls, dass, während die Rolle zu der zweiten Abwickelposition verfahren wird, eine neue Rolle an der ersten Abwickelposition eingesetzt wird, mit einer Kupplung im Bereich eines an einem Wellenzapfen angebrachten Lagers an den ersten Antrieb angekuppelt und anschließend bis zu dem vorgegebenen Umfang abgewickelt wird.
Zusätzlich wird in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass, wenn das Ende der von der Rolle in der zweiten Abwickelposition abzuwickelnden Materialbahn erreicht wird, diese durch Spleißen mittels mindestens eines Klebstreifens oder Leim mit der von der Rolle in der ersten Abwickelposition abzuwickelnden Materialbahn verbunden wird. Insgesamt wird durch die Erfindung der Tambourwechsel beschleunigt.
Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen

Fig. 1a-Fig. 5b: jeweils Draufsichten und zugehörige stirnseitige Ansichten einer Vorrichtung mit zwei Abwickelpositionen zum Abwickeln einer Rolle einer Materialbahn in verschiedenen Stadien des Abwickelvorgangs.

In einer Vorrichtung mit zwei Wickelpositionen 1, 2 (Fig. 1a, b) zum Abwickeln von Wickelrollen 3, 4 wird während des Abwickelvorgangs von der vollen Wickelrolle 3 an der ersten Abwickelposition 2 durch einen ersten Antrieb 5 eine Materialbahn 6 abgewickelt. Dabei wird die Materialbahn 6 an einer Spleißvorrichtung 7 vorbeigeführt.
Die Wickelrollen 3, 4 liegen jeweils über Lager 8, 9 bzw. 10, 11 wenigstens im wesentlichen in einer Ebene auf einer Tragvorrichtung 12. Gleichzeitig mit der noch vollen Wickelrolle 3 (Volltambour, "Mutterrolle") wird die Wickelrolle 4, die im wesentlichen bereits abgewickelt ist, in der Wickelposition 2 durch einen zweiten Antrieb 13 bis zum Ende einer Materialbahn 14 abgewickelt, die über eine Umlenkwalze 15 und an einer Spleißvorrichtung 16 vorbei geführt wird.
Der zweite Antrieb 13 ist dabei von seiner Leistung so bemessen, dass sein Antriebsmotor zur Erzeugung eines kleinen Drehmoments gerade noch ausreicht, um die restliche Abwicklung der Materialbahn 14 von der Wickelrolle 4 in der Abwickelposition 2 zu ermöglichen. Im Unterschied zu dem zweiten Antrieb 13 ist der erste Antrieb 5 so bemessen, dass sein Drehmoment ausreichend ist, um die Materialbahn 6 auch von der noch vollen Wickelrolle 3 abzuwickeln. Die Wickelrolle 3 wird dabei solange durch den ersten Antrieb 5 abgewickelt, bis der erste Satz Versandrollen (Fertigrollen) entstanden ist.
Der erste Antrieb 5 kann anstelle eines Motors mit einem hohen Drehmoment auch einen Motor und ein zwischen der Wickelrolle und dem Motor geschaltetes Getriebe umfassen, das zwei oder mehr Schaltstufen aufweist und je nach dem Durchmesser der Wickelrolle in die entsprechende Schaltstufe schaltet, damit der Motor immer mit einer annähernd gleichen Belastung durch das Drehmoment der Wickelrolle belastet wird.
In einem weiteren Schritt (Fig. 2a, b) wird, kurz bevor die Materialbahn 14 von der Wickelrolle 4 abgewickelt ist, diese durch (eine nicht dargestellte) Trenn- oder - Schneidvorrichtung getrennt, um ein Ende 17 der Materialbahn 14 mit einem Anfang 18 der Materialbahn 6 zu verbinden. Dieser wird daher durch die Spleißvorrichtung 7 in Richtung eines Pfeils 19 in die Nähe der Spleißvorrichtung 16 geführt und mittels mindestens eines Klebstreifens oder mit Leim mit der Materialbahn 14 verbunden. Dadurch ist die Wickelrolle 4 nun bereit, um aus der Abwickelposition 2 herausgehoben zu werden.
Im nächsten Schritt (Fig. 3a, b) wird hierfür zunächst der zweite Antrieb 13 aus einer Kupplung herausgezogen, die im Bereich des Lagers 11 angeordnet ist. Der zweite Antrieb 13 wird in Richtung eines Pfeils 20 zu der Wickelrolle 3 in der Abwickelposition 2 bewegt; dort wird er über eine im Bereich des Lagers 9 integrierte Kupplung mit der Wickelrolle 3 zusammengekuppelt. Sodann wird die Wickelrolle 4 aus der Abwickelposition 2 in Richtung eines Pfeils 21 entfernt. Jedoch wird diese solange noch über den ersten Antrieb 5 angetrieben, wie es entsprechend dem Wickelumfang der Wickelrolle 3 erforderlich ist.
Nachdem der zweite Antrieb 13 in Richtung eines Pfeils 22 (Fig. 4a, b) in einer innerhalb oder in der Nähe des Lagers 9 angeordneten Kupplung der Wickelrolle 3 im Bereich des Wickelposition 1 eingekuppelt ist und nachdem der zweite Antrieb 13 begonnen hat, die Wickelrolle 3 anzutreiben, wird der erste Antrieb 5 aus einer im Bereich des Lagers 8 angeordneten Kupplung in Richtung eines Pfeils 23 ausgekuppelt. Sodann wird die Wickelrolle 3, während sie gleichzeitig durch den zweiten Antrieb 13 angetrieben wird, zusammen mit diesem in Richtung eines Pfeils 24 in die Position 2 bewegt. Gleichzeitig wird die Spleißvorrichtung 7 in Richtung eines Pfeils 25 in ihre ursprüngliche Position unterhalb der Wickelposition 1 zurückbewegt.
Anschließend wird die Wickelrolle 3 durch den zweiten Antrieb 13 in der Wickelposition 2 (Fig. 5a, b), in der sich ursprünglich die Wickelrolle 4 befunden hatte, zu Ende abgewickelt. Währenddessen wird eine neue Wickelrolle 26 in Richtung eines Pfeils 27 in die Wickelposition 1 gebracht, in der sich vorher die Wickelrolle 3 befunden hatte, und der erste Antrieb 5 wird eingekuppelt. Anschließend laufen dieselben Abwickelvorgänge ab, wie sie vorhergehend dargestellt wurden.
Über den bekannten und vorstehend beschriebenen Abwickelvorgang hinaus können natürlich noch ergänzende Abwickelvorgänge mit der Vorrichtung realisiert werden. Ein derartiger ergänzender Abwickelvorgang liegt beispielsweise dann vor, wenn die Anlage nach einem längeren Wartungsstillstand wieder angefahren werden soll. Zu seiner besseren Beschreibung können selbstverständlich die Fig. 1a bis 5b herangezogen werden.
In die Abwickelposition 1 wird ein neuer Volltambour ("Mutterrolle") eingelegt. Der Einfachheit halber gehen wir dabei davon aus, dass aus diesem Volltambour insgesamt zwei Fertigrollenwürfe ("Versandrolle") hergestellt werden können. Der Bediener zieht nun die mit einer "Spitze" versehene Bahn von der Mutterrolle ab, die dazu von einem ersten Antrieb 5 motorisch in Drehung versetzt worden ist, und führt sie in bekannter Weise semiautomatisch durch die gesamte Anlage bis in die Aufwickelstation. Dort wird sie, sobald sie infolge vorheriger Aktivierung der Schneidpartie in Einzelbahnen aufgeteilt worden, an dem im Wickelbett liegenden Hülsensatz befestigt. Jetzt kann der eigentliche Produktionsprozess beginnen, bei dem die Einzelbahnen unter Zug - der erste Antrieb 5 arbeitet zu diesem Zweck generatorisch - um die Hülsen gewickelt werden.
Die Abwickelposition 2 ist zunächst noch leer. Ist nun der erste Wurf Versandrollen fertig gewickelt, so findet ein erster Setwechsel statt, das heißt die Einzelbahnen werden getrennt, der Wurf wird ausgestoßen und die neuen Bahnanfänge werden an einem neuen Hülsensatz befestigt.
Nach dem Setwechsel-bedingten Stillstand wird die Produktion des zweiten Versandrollenwurfs aufgenommen. Das Bahnmaterial für diesen Satz stammt nach wie vor von der in der Abwickelposition 1 gelagerten Mutterrolle. Die zweite Abwickelposition 2 ist derweil immer noch leer.
Im Zuge des zweiten Setwechsels - also bei Stillstand der Anlage - wird nun der zweite Antrieb 13, der vorher in eine Position gefahren worden ist, in der er mit der Mittenachse der ersten Mutterrolle 3 in der ersten Abwickelposition 1 fluchtet, mit der "Rest"-Mutterrolle 3 gekuppelt. Sodann wird der erste Antrieb 5 ausgekuppelt. Anschließend wird die "Rest"-Mutterrolle 3 zusammen mit dem zweiten Antrieb 13 aus ihrer bisherigen Abwickelposition 1 in die zweite Abwickelposition 2 überführt. Ist das geschehen, dann "geht die Produktion des zweiten Versandrollenwurfs los". Die erste Abwickelposition 1 ist dabei zunächst frei.
Während der zweite Wurf Versandrollen gewickelt wird, beschickt der Bediener die freie erste Abwickelposition 1 mit einem neuen Volltambour und bereitet diesen für den folgenden Splicevorgang vor. Da diese Vorbereitung bei laufender Maschine stattfindet, wird die bislang übliche deutlich abgekürzt - ein Vorteil, der in der Beschreibung vielleicht noch zusätzlich herauszustellen wäre. Ist nun der zweite Versandrollenwurf fast fertig gewickelt und die ursprüngliche Mutterrolle demgemäß fast leer, so wird in bekannter Weise die Restbahn der alten Mutterrolle mit der Bahn des neuen Volltambours verbunden. Der dritte Fertigrollenwurf geht also auf Bahnmaterial des neuen, in Abwickelposition 1 gelagerten Volltambours zurück. In der weiteren Folge wiederholen sich die oben angeführten Abläufe natürlich immer wieder.

Bezugszeichenliste

1: Wickelposition
2: Wickelposition
3: Wickelrolle
4: Wickelrolle
5: Erster Antrieb
6: Materialbahn
7: Spleißvorrichtung
8: Lager
9: Lager
10: Lager
11: Lager
12: Tragvorrichtung
13: Zweiter Antrieb
14: Materialbahn
15: Umlenkwalze
16: Spleißvorrichtung
17: Ende
18: Anfang
19: Pfeil
20: Pfeil
21: Pfeil
22: Pfeil
23: Pfeil
24: Pfeil
25: Pfeil
26: Wickelrolle
27: Pfeil

Claims

Verfahren zum Abwickeln einer Materialbahn (14), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, von einer Wickelrolle (3, 4), zum anschließenden Schneiden in Längsrichtung und zum darauf folgenden Aufwickeln auf eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden Versandrollen,
wobei die Materialbahn (6,14) von der Wickelrolle (3), solange diese noch den vollen Umfang oder einen großen Umgang aufweist, an der ersten Abwickelposition (1) durch einen ersten Antrieb (5)mit einem hohen Drehmoment oder mit-einem Getriebe abgewickelt wird, und wobei die Materialbahn (6, 14), sobald sich der Umfang der Wlckelrolle (3) auf einen vorgegebenen maximalen Umfang verfeinert hat, an der zweiten Abwickelposition (2) durch einen zweiten Antrieb (13) mit einem kleinen Drehmoment abgewickelt wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wickeirolle (3) dabei so lange durch den ersten Antrieb (5) abgewickeit wird, bis ein Satz Versandrollen entstanden Ist.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Antrieb (13) von der zweiten Position (2) in die erste Position (1) verfahren wird, sobald eine in der ersten Position (1) vorhandene Wickelrolle (3) vollständig abgewickelt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Antrieb (13) an dem dem ersten Antrieb (5) gegenüberliegenden Wellenzapfen der Wickelrolle (3) in der ersten Abwickelposition (1) angekuppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der erste Antrieb (5) von der Wickelrolle (3) abgekuppelt wird, sobald der zweite Antrieb (13) angekuppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Wickelrolle (3), nachdem sie bis zum dem vorgegebenen Umfang abgewickelt ist, zusammen mit dem zweiten Antrieb (13) zu der zweiten Abwickelposition (2) verfahren wird und von diesem bis zum Ende abgewickelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass, während die Wickelrolle (3) zu der zweiten Abwickelposition (2) verfahren wird, eine neue Wickelrolle (26) an der ersten Abwickelposition (1) eingesetzt wird und mit einem ihrer Wellenzapfen an den ersten Antrieb (5) angekuppelt und anschließend bis zu dem vorgegebenen Umfang abgewickelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass, wenn das Ende der von der Wickelrolle (3) in der zweiten Abwickelposition (2) abzuwickelnden Materialbahn (6, 14) erreicht wird, diese durch Spleißen mittels mindestens eines Klebstreifens oder Leim mit der von der Wickelrolle (26) in der ersten Abwickelposition (1) abzuwickelnden Materialbahn (6, 14) verbunden wird.