EP1818296A2 - Rollenwickelvorrichtung - Google Patents

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EP1818296A2
EP1818296A2 EP06124540A EP06124540A EP1818296A2 EP 1818296 A2 EP1818296 A2 EP 1818296A2 EP 06124540 A EP06124540 A EP 06124540A EP 06124540 A EP06124540 A EP 06124540A EP 1818296 A2 EP1818296 A2 EP 1818296A2
Authority
EP
European Patent Office
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guide
winding device
winding
roll
movement device
Prior art date
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Granted
Application number
EP06124540A
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English (en)
French (fr)
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EP1818296B1 (de
EP1818296A3 (de
Inventor
Hermann Albert Stitz
Josef Nelles
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP1818296A2 publication Critical patent/EP1818296A2/de
Publication of EP1818296A3 publication Critical patent/EP1818296A3/de
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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
    • B65H18/02—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
    • 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
    • B65H2403/00—Power transmission; Driving means
    • B65H2403/20—Belt drives
    • 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 reel winding device for winding a material web, in particular a paper or board web, on a winding tube to a winding roll, wherein the winding roll lying in a winding bed between two support rollers is mounted frontally on a respective guide head and wherein the two guide heads according to the diameter increase of Winding roll during the operation of the reel winding device are each arranged by means of a guided in a linear guide guide carriage preferably movable in the vertical direction.
  • 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 or board machine or after the calendering of the web, 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 or board machine or after the calendering of the web, unwound, cut in the longitudinal direction and then wound on each winding cores.
  • These cores lie in a winding bed formed by two support rollers of a double carrier roll winding machine.
  • the cores are held in the winding bed via guide heads, which are guided by means of guide rails in guide rails of a linear guide in the vertical direction.
  • the individual guide carriage is acted upon by a hydraulic or, if appropriate, pneumatic cylinder, which ensures a relieving force for the purpose of relieving the weight on the axleless by means of a constant pressure.
  • This vertical movement system disadvantageously has the so-called stick-slip effect, so that after a set change, it is not always possible to ensure point-precise, ie horizontal, alignment of the guide head with the cores (empty-sleeve set).
  • the stick-slip effect refers to the jerking of mutually moving solids.
  • damped-coupled surface parts exert a fast sequence of movements of adhesion, distortion, separation and slipping. Depending on the tribosystem, this leads to the excitation of vibrations that are emitted as noise by a resonant surface. The effect usually disappears as soon as the friction partners are separated by an intermediate or lubricant.
  • the invention is therefore the object of developing a reel winding device of the type mentioned in such a way that it continuously ensures on the one hand improved weight relief on the axisless and on the other hand allows pinpoint positioning of the guide head with the cores and also guaranteed.
  • At least one electromechanical drive unit is provided for the respective drive of the guide carriage movably arranged in the linear guide.
  • the invention is characterized by the successful realization of two goals, that is, two subtasks by means of a single action.
  • a no stick-slip effect having drive unit so after each set change a pinpoint, that is horizontally aligned positioning of the guide head with the cores (empty tube set) are continuously ensured.
  • no further foreign medium in particular hydraulic oil, is used to operate the vertical movement system.
  • an electromechanical drive unit does not make use of a potentially leaking medium, the functionality of the vertical movement system, in particular the weight relief on the axleless, can be guaranteed at any time of operation.
  • the movement device according to the invention has no hysteresis.
  • this hysteresis occurring in the prior art leads to the fact that the guide heads are no longer exactly aligned with the winding tube, which then has a guide head slightly higher than the other guide head. This in turn causes the Winding sleeve tends to be somewhat stressed. If this type of tension occurs, then it inevitably triggers vibrations due to the wobbling motion of the winding roller, which can cause winding errors. This is avoided due to the use of the movement device according to the invention.
  • the electromechanical drive unit comprises at least one preferably controllable electric motor and at least one belt transmission.
  • the almost silent belt transmission preferably uses a flat belt, a V-belt, a toothed belt, a wedge flat / toothed flat belt, a round belt or the like for power transmission.
  • Such a movement system is also characterized in particular by its functionality while reducing maintenance.
  • the electromechanical drive unit may also comprise at least one preferably controllable electric motor and at least one spindle drive.
  • the precisely operating spindle gear preferably uses at least one spindle rod and at least one spindle nut for power transmission. This movement system is particularly suitable for the transmission of large forces, which can increasingly occur in larger reel winders.
  • the electromechanical drive unit comprises at least one preferably controllable / controllable electric motor and at least one rack together with gear for power transmission.
  • a preferably linear measuring system is provided, which is arranged either on the electromechanical drive unit or on the linear guide.
  • This measuring system can cooperate with a control system and ensure that the guide heads are always positioned exactly on the center of the winding tube when tensioning the winding roll in the winding bed and that the Guide heads of the winding axis always follow radial force.
  • the electromotive drive unit can also be used for active vibration damping.
  • the individual guide head can preferably be connected directly to the guide slide movably arranged in the linear guide or it can be arranged on the front side on a preferably controllable movement device, which in turn is connected to the corresponding guide slide movably arranged in the linear guide.
  • the second type of storage is characterized by a reduced number of components or groups with completely improved functionality. Possibly disturbing, even critical vibrations causing components or groups are no longer available, which in turn improves the possible use of the device.
  • the movement device is preferably a cylinder unit operated with a fluid, in particular a hydraulic cylinder, or a spindle unit. These types of movement devices are characterized by high functionality and good runnability.
  • the movement device preferably has at least one guide for receiving any radial forces.
  • the possible swinging of the edge rollers can cause vibrations which affect the winding quality of the single rollers and in the worst case even go so far that the entire roll throw is unintentionally and prematurely ejected.
  • the movement device can have at least one elastic element, in particular made of rubber, by way of which it is connected to the guide carriage movably arranged in the linear guide.
  • a radial degree of freedom in the storage of the winding roll is realized in a simple manner. Due to vibrations of the reel winding device as a whole and the winding reel, in particular, this degree of freedom can not be dispensed with.
  • the radial mobility of the axleless or the guide head is achieved by resilient elements, preferably by rubber elements.
  • the elements are attached to the linear axis, to the guide tube or to the guide head.
  • the elastic elements also have the advantage of damping the vibrations of the system. Therefore, additional dampers can be used. This also saves mass of material and costs.
  • the movement device is easily detachably connected to the guide slide which is movably arranged in the linear guide, so that the best conditions are provided for easy replacement of the unit consisting at least of the movement device and the guide head.
  • the easily detachable connection may, for example, comprise at least one screw connection which is optionally provided with at least one positioning pin for better positioning of the unit.
  • the roll winding device 1 shown in frontal view in FIG. 1 comprises two support rollers 2, 3, at least one of which is driven and together form a winding bed 4 for winding a material web 5 onto a winding tube 6 to form a winding roll 7. It is understood that instead of a single winding roller 7, a plurality of adjacent in the axial direction winding rollers 7 can be wound in the winding bed 4.
  • the material web 5 may be, for example, a paper web which is wound up into a paper web roll.
  • the invention is also applicable to other material webs, which also have to be wound into bobbins and handled in a similar manner, such as webs of cardboard, plastic or metal foil, respectively.
  • diameter of the winding roll 7 are two frontally the winding roll 7 receiving guide heads 8 each by means of a linear guide in the 9th guided guide carriage 11 in the vertical direction R (double arrow, Z-axis) movably arranged.
  • the illustrated linear guide 9 includes, as shown, a single guide rail 10.2 or two guide rails for the guide carriage eleventh
  • an electromechanical drive unit 12 For driving the respective guide carriage 11 movably arranged in the linear guide 9, an electromechanical drive unit 12 is provided which comprises at least one preferably controllable / controllable electric motor 13.
  • the only schematically indicated electric motor 13 is a known induction machine in an embodiment of an asynchronous motor, a synchronous motor, a capacitor motor, a shaded pole motor, a reluctance motor or the like.
  • the electromechanical drive unit 12 shown in FIG. 1 further comprises at least one belt transmission 14, which uses a flat belt 15 for power transmission.
  • the flat belt 15 is guided over a force acted upon by the electric motor 13 drive pulley 16.1 and a deflecting 16.2, both discs 16.1, 16.2 with the guide rail 10.2 are in communication, in particular the end are attached to her.
  • the guide carriage 11 is in firm connection with the flat belt 15, for example by at least one screwed clamp 17, an exclusive screw or the like.
  • the belt transmission 14 may alternatively or additionally also use another known component, for example a V-belt, a toothed belt, a wedge flat / toothed flat belt, a round belt or the like, for power transmission.
  • the electromechanical drive unit may comprise at least one spindle gear, that is, at least one spindle rod and at least one spindle nut, and / or at least one rack together with gear for power transmission.
  • a linear measuring system 34th known type and known operation which is arranged on the electromechanical drive unit 12.
  • the linear measuring system 34 may also be arranged on the linear guide 9.
  • the linear measuring system 34 also interacts with a control system 35, thereby ensuring that the guide heads 8 are always positioned exactly on the center of the winding tube 6 when tensioning the winding roll 7 in the winding bed 4 and that the guide heads 8 follow the winding axis always radialkraft arthritis.
  • FIG. 2 shows a section of a longitudinal view of the roll winding device 1 according to FIG. 1.
  • the respective guide head 8 is arranged on the front side and directly on a preferably controllable / movable movement device 18 (Y axis), which in turn can be moved with the corresponding one in the linear guide 9 arranged guide carriage 11 is connected.
  • the direct arrangement is preferably effected by means of an easily detachable and non-positive connection 19 (cf., FIG. 6), for example by means of a Morse taper 19.1.
  • the moving unit of the movement device 18 is retracted to the extent that the guide head 8 is pressed out of the Morse taper 19.1.
  • the single guide head 8 may be preferably connected directly to the guide carriage 11 movably arranged in the linear guide 9.
  • the movement device 18 is a cylinder unit 20 operated with a fluid, in particular a hydraulic cylinder. In a further embodiment, it may also be a spindle unit or the like.
  • FIGS. 3 to 5 show three views of the assembly 21 formed by the guide head 8, the movement device 18 and the linear guide 9.
  • the movement device 18 and the linear guide 9 together with the base part 10.1, guide rail 10.2 and the two guide carriages 11 in FIG shown in perspective view assembly 21 are easily detachably connected together.
  • the easily detachable connection 22 comprises, according to the illustration, a plurality of screw connections 23 acting between the movement device 18 and the two guide carriages 11, which optionally can be provided with at least one positioning pin for better positioning of the unit.
  • the two Figures 4 and 5 show the assembly 21 formed in each case from the guide head 8, the movement device 18 and the linear guide 9 in two different views.
  • FIGS. 6 and 7 show two sectional views of the movement device 18 arranged on the linear guide 9.
  • the partially sectional view of Figure 6 again shows that the guide head, not shown, is arranged directly, ie directly on the movement device 18.
  • the immediate arrangement is carried out, for example, by means of the easily detachable and frictional connection 19 whose Morse taper 19.1 can be seen.
  • the cross-section of Figure 7 shows that the movement means 18 has two mutually mounted guides 24 for receiving any radial forces.
  • the individual guide 24 comprises a pin 26 which is fixedly arranged on the housing 25 of the movement device 18 and which is arranged on the outside in a guide carriage 11 of the linear guide 9 in a stationary manner.
  • the fixed arrangement can be done for example by clamping by means of the above-described screw 23.
  • the X-axis is shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a horizontal sectional view through a guide head 8 a subsequent guide element 29.
  • the guide head 8 via a cylindrical projection 27 on this surrounding elastic and hollow cylindrical member 28, in particular made of rubber, on which it is mounted in the guide member 29.
  • the guide element 29 designed as a guide tube or as a guide bush, generally as an intermediate piece, is in turn connected to the movement device 18.
  • the invention can also be used in clamping heads on which the winding tubes are clamped and which are also considered in the context of the invention as guide heads.
  • the guide element 29 has a corresponding elastic element 31, in particular made of rubber, on which it is mounted on a protruding from the movement means 18 cylindrical projection 32.
  • the moving means 18 two elastic elements 33, in particular made of rubber, on which it is connected in each case with the guide carriage 11 movably arranged in the linear guide 9.
  • the respective elastic and hollow cylindrical element 33 is arranged on the associated pin in the clamping region.
  • the invention provides a reel winding device of the type mentioned in such a way that on the one hand an improved weight relief on the axisless continuously ensured and on the other hand allows pinpoint positioning of the guide head with the cores and is guaranteed.

Landscapes

  • Winding Of Webs (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rollenwickelvorrichtung (1) zum Aufwickeln einer Materialbahn (5), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf eine Wickelhülse (6) zu einer Wickelrolle (6), wobei die in einem Wickelbett (4) zwischen zwei Tragwalzen (2, 3) liegende Wickelrolle (6) stirnseitig auf jeweils einem Führungskopf (8) gelagert ist und wobei die beiden Führungsköpfe entsprechend der Durchmesserzunahme der Wickelrolle (6) während des Betriebs der Rollenwickelvorrichtung (1) jeweils mittels eines in einer Linearführung (9) geführten Führungsschlittens (11) vorzugsweise in vertikaler Richtung bewegbar angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Rollenwickelvorrichtung (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine elektromechanische Antriebseinheit (12) zum jeweiligen Antrieb des in der Linearführung (9) bewegbar angeordneten Führungsschlittens (11) vorgesehen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rollenwickelvorrichtung zum Aufwickeln einer Materialbahn, insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf eine Wickelhülse zu einer Wickelrolle, wobei die in einem Wickelbett zwischen zwei Tragwalzen liegende Wickelrolle stirnseitig auf jeweils einem Führungskopf gelagert ist und wobei die beiden Führungsköpfe entsprechend der Durchmesserzunahme der Wickelrolle während des Betriebs der Rollenwickelvorrichtung jeweils mittels eines in einer Linearführung geführten Führungsschlittens vorzugsweise in vertikaler Richtung bewegbar angeordnet sind.
  • 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 so genannte Mutter- oder Tambourrollen, die am Ausgang einer Papier- oder Kartonmaschine oder nach der Satinage der Materialbahn erzeugt werden, abgewickelt, in Längsrichtung geschnitten und dann jeweils auf Wickelhülsen aufgewickelt werden. Diese Wickelhülsen liegen in einem von zwei Tragrollen einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine gebildeten Wickelbett.
  • Im Fall einer Doppeltragwalzen-Wickelmaschine, wie sie beispielsweise in den beiden Druckschriften DE 200 13 319 U1 und EP 0 792 245 B1 beschrieben 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.
  • Die Wickelhülsen sind über Führungsköpfe, welche mittels Führungsschlitten in Führungsschienen einer Linearführung in vertikaler Richtung geführt sind, axial im Wickelbett gehalten. Dabei ist der einzelne Führungsschlitten durch einen Hydraulik- oder gegebenenfalls Pneumatikzylinder, welcher durch einen konstanten Druck für eine entlastende Kraft zwecks einer Gewichtsentlastung an der Achslosen sorgt, beaufschlagt.
  • Dieses vertikale Bewegungssystem weist in nachteilhafter Weise den so genannten Stick-Slip-Effekt auf, so dass nach einem Setwechsel nicht fortwährend eine punktgenaue, das heißt horizontal fluchtende Positionierung des Führungskopfs mit den Wickelhülsen (Leerhülsensatz) gewährleistet werden kann. Der Stick-Slip-Effekt bezeichnet das Ruckgleiten von gegeneinander bewegten Festkörpern. Dabei üben gedämpft gekoppelte Oberflächenteile eine schnelle Bewegungsfolge aus Haften, Verspannen, Trennen und Abgleiten aus. Dies führt je nach Tribosystem zur Anregung von Schwingungen, die von einer resonanzfähigen Oberfläche als Geräusch abgestrahlt werden. Der Effekt verschwindet zumeist, sobald die Reibpartner durch einen Zwischenbeziehungsweise Schmierstoff getrennt werden.
  • Zudem besteht bei der Verwendung von Fremdmedien, insbesondere Hydrauliköl, im Bereich des vertikalen Bewegungssystems die Gefahr einer zumindest leichten Leckage über die Zeit hinweg. Infolge des Tropfens von Hydrauliköl, wie dies bei herkömmlichen Systemen oftmals zu sehen ist, wird die Funktionsfähigkeit des vertikalen Bewegungssystems, insbesondere die Gewichtsentlastungsfunktion, zusehend verschlechtert. Zudem kann die Materialbahn nicht unwesentlich verschmutzt werden, so dass eine erhöhte Ausschussquote produziert wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rollenwickelvorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass sie einerseits eine verbesserte Gewichtsentlastung an der Achslosen fortwährend sicherstellt und andererseits eine punktgenaue Positionierung des Führungskopfs mit den Wickelhülsen ermöglicht und auch gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine elektromechanische Antriebseinheit zum jeweiligen Antrieb des in der Linearführung bewegbar angeordneten Führungsschlittens vorgesehen ist.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
  • Die Erfindung zeichnet sich also durch die erfolgreiche Realisierung zweier Ziele, das heißt zweier Teilaufgaben mittels einer einzigen Maßnahme aus. Infolge des Vorsehens einer keinen Stick-Slip-Effekt aufweisenden Antriebseinheit kann also nach jedem Setwechsel eine punktgenaue, das heißt horizontal fluchtende Positionierung des Führungskopfs mit den Wickelhülsen (Leerhülsensatz) fortwährend gewährleistet werden. Zudem wird aufgrund der Verwendung eines bereits im Bereich der Wickelmaschine ohnehin vorhandenen Mediums, nämlich Elektrizität, von keinem weiteren Fremdmedium, insbesondere Hydrauliköl, zum Betrieb des vertikalen Bewegungssystems Gebrauch gemacht. Da eine elektromechanische Antriebseinheit zudem keinen Gebrauch eines möglicherweise austretenden Mediums macht, kann die Funktionsfähigkeit des vertikalen Bewegungssystems, insbesondere die Gewichtsentlastung an der Achslosen, zu jedem Betriebszeitpunkt garantiert werden.
  • Überdies weist die erfindungsgemäße Bewegungseinrichtung im Gegensatz zu den bekannten Zylindereinheiten, insbesondere Hydraulik- oder Pneumatikzylinder, keine Hysterese auf. Diese beim Stand der Technik auftretende Hysterese führt unter Umständen dazu, dass die Führungsköpfe nicht mehr genau mit der Wickelhülse fluchten, der eine Führungskopf dann etwas höher als der andere Führungskopf steht. Dies führt wiederum dazu, dass die Wickelhülse tendenziell etwas verspannt wird. Tritt diese Art der Verspannung auf, dann löst sie zwangsläufig durch den taumelnden Lauf der Wickelrolle Vibrationen aus, die Wickelfehler verursachen können. Dies wird aufgrund der Verwendung der erfindungsgemäßen Bewegungseinrichtung vermieden.
  • In einer ersten bevorzugten Ausführungsform umfasst die elektromechanische Antriebseinheit wenigstens einen vorzugsweise steuer-/regelbaren Elektromotor und wenigstens ein Riemengetriebe. Das nahezu lautlos arbeitende Riemengetriebe nutzt hierbei bevorzugt einen Flachriemen, einen Keilriemen, einen Zahnriemen, eine Keilflach-/Zahnflachriemen, einen Rundriemen oder dergleichen zur Kraftübertragung. Ein derartiges Bewegungssystem zeichnet sich überdies insbesondere durch seine Funktionalität bei gleichzeitig verringertem Wartungsaufwand aus.
  • Die elektromechanische Antriebseinheit kann in einer weiteren praktischen Ausführungsform auch wenigstens einen vorzugsweise steuer-/regelbaren Elektromotor und wenigstens ein Spindelgetriebe umfassen. Dabei nutzt das präzise arbeitende Spindelgetriebe bevorzugt wenigstens eine Spindelstange und wenigstens eine Spindelmutter zur Kraftübertragung. Dieses Bewegungssystem eignet sich insbesondere zur Übertragung von großen Kräften, die bei größeren Rollenwickelvorrichtungen vermehrt auftreten können.
  • Und in einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die elektromechanische Antriebseinheit wenigstens einen vorzugsweise steuer-/regelbaren Elektromotor und wenigstens eine Zahnstange samt Zahnrad zur Kraftübertragung.
  • Unter praktischen Aspekten ist es weiterhin von Vorteil, wenn ein vorzugsweise lineares Messsystem vorgesehen ist, welches entweder an der elektromechanischen Antriebseinheit oder an der Linearführung angeordnet ist. Dieses Messsystem kann mit einem Regelsystem zusammenwirken und dabei sicherstellen, dass die Führungsköpfe beim Spannen der Wickelrolle im Wickelbett stets genau auf der Mitte der Wickelhülse positioniert werden und dass die Führungsköpfe der Wickelachse immer radialkraftfrei folgen. Die elektromotorische Antriebseinheit kann zudem auch zu einer aktiven Schwingungsdämpfung benutzt werden.
  • Der einzelne Führungskopf kann mit dem in der Linearführung bewegbar angeordneten Führungsschlitten vorzugsweise unmittelbar verbunden sein oder er kann stirnseitig auf einer vorzugsweise steuer-/regelbaren Bewegungseinrichtung angeordnet sein, die wiederum mit dem entsprechenden in der Linearführung bewegbar angeordneten Führungsschlitten verbunden ist. Die zweiter Lagerungsart zeichnet sich durch eine reduzierte Anzahl an Bauteilen bzw. - gruppen bei gänzlich verbesserter Funktionalität aus. Möglicherweise störende, gar kritische Schwingungen verursachende Bauteile bzw. -gruppen sind nicht mehr vorhanden, wodurch wiederum die Verwendungsmöglichkeit der Vorrichtung verbessert wird.
  • Die Bewegungseinrichtung ist bevorzugt eine mit einem Fluid betriebene Zylindereinheit, insbesondere ein Hydraulikzylinder, oder eine Spindeleinheit. Diese Arten der Bewegungseinrichtungen zeichnen sich durch eine hohe Funktionalität bei guter Runnability aus.
  • Damit ein mögliches Schwingen der Randrollen infolge wirkender Radialkräfte weitestgehend vermieden wird, weist die Bewegungseinrichtung bevorzugt mindestens eine Führung zur Aufnahme etwaiger radialer Kräfte auf. Das mögliche Schwingen der Randrollen kann Schwingungen auslösen, die die Wickelqualität der Einzelrollen beeinträchtigt und im schlimmsten Fall sogar so weit gehen, dass der gesamte Rollenwurf unabsichtlich und frühzeitig ausgeworfen wird.
  • Der Führungskopf kann mit der Bewegungseinrichtung auf vielerlei Arten kraft- oder formschlüssig verbunden sein:
    • so kann er unmittelbar mit der Bewegungseinrichtung verbunden sein,
    • er kann kraftschlüssig mit der Bewegungseinrichtung verbunden sein,
    • er kann mindestens ein elastisches Element, insbesondere aus Gummi, aufweisen, über das er in einem Führungselement gelagert ist, wobei das Führungselement mit der Bewegungseinrichtung verbunden ist, und/oder
    • er kann mit einem Führungselement verbunden sein, wobei das Führungselement mindestens ein elastisches Element, insbesondere aus Gummi, aufweist, über das es an der Bewegungseinrichtung gelagert ist.
  • Ferner kann die Bewegungseinrichtung anstatt oder ergänzend mindestens ein elastisches Element, insbesondere aus Gummi, aufweisen, über das sie mit dem in der Linearführung bewegbar angeordneten Führungsschlitten verbunden ist.
  • Durch die dargelegten Verbindungsarten wird auf einfache Weise ein radialer Freiheitsgrad in der Lagerung der Wickelrolle realisiert. Aufgrund von Schwingungen der Rollenwickelvorrichtung insgesamt und der Wickelrolle insbesondere kann auf diesen Freiheitsgrad nicht verzichtet werden. Die radiale Beweglichkeit der Achslosen oder des Führungskopfes wird durch federnde Elemente, vorzugsweise durch Gummielemente, erreicht. Die Elemente sind an der Linearachse, an dem Führungsrohr oder an dem Führungskopf befestigt. Die elastischen Elemente haben außerdem den Vorteil, dass sie die Schwingungen des Systems dämpfen. Deshalb können auch zusätzliche Dämpfer eingesetzt werden. Dadurch werden überdies Masse an Material und Kosten eingespart.
  • Ferner ist die Bewegungseinrichtung mit dem in der Linearführung bewegbar angeordneten Führungsschlitten leicht lösbar verbunden, so dass beste Voraussetzungen für ein leichtes Wechseln der zumindest aus der Bewegungseinrichtung und dem Führungskopf bestehenden Einheit gegeben sind. Die leicht lösbare Verbindung kann beispielsweise mindestens eine Schraubverbindung umfassen, die optional mit wenigstens einem Positionsstift zur besseren Positionierung der Einheit versehen ist.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
    • Es zeigen
    • Figur 1
    eine stirnseitige Ansicht einer erfindungsgemäßen Rollenwickelvorrichtung mit einer Linearführung zur Lagerung einer Wickelrolle;
    Figur 2
    einen Ausschnitt einer längsseitigen Ansicht der Rollenwickelvorrichtung gemäß Figur 1;
    Figuren 3 bis 5
    drei Ansichten der aus Führungskopf, Bewegungseinrichtung und Linearführung gebildeten Baugruppe;
    Figuren 6 und 7
    zwei Schnittdarstellungen der an der Linearführung angeordneten Bewegungseinrichtung; und
    Figur 8
    eine waagrechte Schnittansicht durch einen Führungskopf mit einem anschließenden Führungselement.
  • Die in der Figur 1 in stirnseitiger Ansicht dargestellte Rollenwickelvorrichtung 1 umfasst zwei nebeneinander liegend angeordnete Tragwalzen 2, 3, von denen mindestens eine angetrieben ist und die zusammen ein Wickelbett 4 zum Aufwickeln einer Materialbahn 5 auf eine Wickelhülse 6 zu einer Wickelrolle 7 bilden. Es versteht sich, dass anstelle einer einzigen Wickelrolle 7 eine Mehrzahl von in axialer Richtung nebeneinander liegenden Wickelrollen 7 in dem Wickelbett 4 aufgewickelt werden können.
  • Bei der Materialbahn 5 kann es sich beispielsweise um eine Papierbahn handeln, die zu einer Papierbahnrolle aufgewickelt wird. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Materialbahnen, die ebenfalls zu Wickelrollen aufgewickelt und auf ähnliche Weise gehandhabt werden müssen, wie beispielsweise Bahnen aus Karton, Kunststoff- oder Metallfolie, entsprechend anwendbar.
  • Entsprechend dem während des Betriebs der Rollenwickelvorrichtung 1 zunehmenden Durchmessers der Wickelrolle 7 sind zwei stirnseitig die Wickelrolle 7 aufnehmende Führungsköpfe 8 jeweils mittels eines in einer Linearführung 9 geführten Führungsschlittens 11 in vertikaler Richtung R (Doppelpfeil; Z-Achse) bewegbar angeordnet. Die dargestellte Linearführung 9 umfasst, wie dargestellt, eine einzige Führungsschiene 10.2 oder auch zwei Führungsschienen für die Führungsschlitten 11.
  • Zum Antrieb des jeweiligen in der Linearführung 9 bewegbar angeordneten Führungsschlittens 11 ist eine elektromechanische Antriebseinheit 12 vorgesehen, die zumindest einen vorzugsweise steuer-/regelbaren Elektromotor 13 umfasst. Der lediglich schematisch angedeutete Elektromotor 13 ist eine bekannte Drehfeldmaschine in Ausgestaltung eines Asynchronmotors, eines Synchronmotors, eines Kondensatormotors, eines Spaltpolmotors, eines Reluktanzmotors oder dergleichen.
  • Die in der Figur 1 dargestellte elektromechanische Antriebseinheit 12 umfasst weiterhin wenigstens ein Riemengetriebe 14, das einen Flachriemen 15 zur Kraftübertragung nutzt. Der Flachriemen 15 ist über eine vom dem Elektromotor 13 beaufschlagte Antriebsscheibe 16.1 und eine Umlenkscheibe 16.2 geführt, wobei beide Scheiben 16.1, 16.2 mit der Führungsschiene 10.2 in Verbindung stehen, insbesondere endseitig an ihr befestigt sind. Der Führungsschlitten 11 steht in fester Verbindung mit dem Flachriemen 15, beispielsweise durch zumindest eine verschraubte Klemmung 17, eine ausschließliche Verschraubung oder dergleichen.
  • Das Riemengetriebe 14 kann selbstverständlich alternativ oder ergänzend auch ein anderes bekanntes Bauteil, beispielsweise einen Keilriemen, einen Zahnriemen, einen Keilflach-/Zahnflachriemen, einen Rundriemen oder dergleichen, zur Kraftübertragung nutzen. Auch kann die elektromechanische Antriebseinheit wenigstens ein Spindelgetriebe, das heißt wenigstens eine Spindelstange und wenigstens eine Spindelmutter, und/oder wenigstens eine Zahnstange samt Zahnrad zur Kraftübertragung umfassen.
  • Weiterhin ist an der Rollenwickelvorrichtung 1 ein lineares Messsystem 34 bekannter Bauart und bekannter Funktionsweise vorgesehen, welches an der elektromechanischen Antriebseinheit 12 angeordnet ist. Alternativ oder ergänzend kann das lineare Messsystem 34 auch an der Linearführung 9 angeordnet sein. Das lineare Messsystem 34 wirkt ferner mit einem Regelsystem 35 zusammen und stellt dabei sicher, dass die Führungsköpfe 8 beim Spannen der Wickelrolle 7 im Wickelbett 4 stets genau auf der Mitte der Wickelhülse 6 positioniert werden und dass die Führungsköpfe 8 der Wickelachse immer radialkraftfrei folgen.
  • Die Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer längsseitigen Ansicht der Rollenwickelvorrichtung 1 gemäß Figur 1. Der jeweilige Führungskopf 8 ist stirnseitig und unmittelbar auf einer vorzugsweise steuer-/regelbaren Bewegungseinrichtung 18 (Y-Achse) angeordnet, die wiederum mit den entsprechenden in der Linearführung 9 bewegbar angeordneten Führungsschlitten 11 verbunden ist. Die unmittelbare Anordnung erfolgt vorzugsweise mittels einer leicht lösbaren und kraftschlüssigen Verbindung 19 (vgl. Figur 6), beispielsweise mittels eines Morsekegels 19.1. Zum Lösen der Verbindung 19 wird die bewegte Einheit der Bewegungseinrichtung 18 soweit zurückgefahren, dass der Führungskopf 8 aus dem Morsekegel 19.1 gedrückt wird.
  • In alternativer, jedoch nicht dargestellter Ausführung kann der einzelne Führungskopf 8 mit dem in der Linearführung 9 bewegbar angeordneten Führungsschlitten 11 vorzugsweise unmittelbar verbunden sein.
  • Die Bewegungseinrichtung 18 ist in der Darstellung der Figur 2 eine mit einem Fluid betriebene Zylindereinheit 20, insbesondere ein Hydraulikzylinder. In weiterer Ausgestaltung kann sie auch eine Spindeleinheit oder dergleichen sein.
  • Die Figuren 3 bis 5 zeigen drei Ansichten der aus Führungskopf 8, Bewegungseinrichtung 18 und Linearführung 9 gebildeten Baugruppe 21.
  • Die Bewegungseinrichtung 18 und die Linearführung 9 samt Grundteil 10.1, Führungsschiene 10.2 und der zwei Führungsschlitten 11 der in der Figur 3 in perspektivischer Ansicht dargestellten Baugruppe 21 sind leicht lösbar miteinander verbunden. Die leicht lösbare Verbindung 22 umfasst darstellungsgemäß mehrere zwischen der Bewegungseinrichtung 18 und den beiden Führungsschlitten 11 wirkende Schraubverbindungen 23, die optional mit wenigstens einem Positionsstift zur besseren Positionierung der Einheit versehen sein können.
  • Die beiden Figuren 4 und 5 zeigen die jeweils aus dem Führungskopf 8, der Bewegungseinrichtung 18 und der Linearführung 9 gebildete Baugruppe 21 in zwei verschiedenen Ansichten.
  • In der Darstellung der Figur 4 ist wiederum erkennbar, dass der Führungskopf 8 unmittelbar, also direkt an der Bewegungseinrichtung 21 angeordnet ist.
  • Die beiden Figuren 6 und 7 zeigen zwei Schnittdarstellungen der an der Linearführung 9 angeordneten Bewegungseinrichtung 18.
  • Dabei zeigt die teilweise geschnittene Darstellung der Figur 6 erneut, dass der nicht dargestellte Führungskopf unmittelbar, also direkt an der Bewegungseinrichtung 18 angeordnet ist. Die unmittelbare Anordnung erfolgt zum Beispiel mittels der leicht lösbaren und kraftschlüssigen Verbindung 19, deren Morsekegel 19.1 erkennbar ist.
  • Der Querschnitt der Figur 7 zeigt, dass die Bewegungseinrichtung 18 zwei gegenseitig angebrachte Führungen 24 zur Aufnahme etwaiger radialer Kräfte aufweist. Die einzelne Führung 24 umfasst einen an dem Gehäuse 25 der Bewegungseinrichtung 18 ortsfest angeordneten Stift 26, der außenseitig in einem Führungsschlitten 11 der Linearführung 9 ortsfest angeordnet ist. Die ortsfeste Anordnung kann beispielsweise durch Klemmung mittels der vorbeschriebenen Schraubverbindungen 23 erfolgen. Überdies ist die X-Achse in die Figur 7 eingezeichnet.
  • Die Figur 8 zeigt eine waagrechte Schnittansicht durch einen Führungskopf 8 mit einem anschließenden Führungselement 29.
  • In dieser Ausführung weist der Führungskopf 8 über einen zylinderförmigen Vorsprung 27 ein diesen umgebendes elastisches und hohlzylinderförmiges Element 28, insbesondere aus Gummi, auf, über das er in dem Führungselement 29 gelagert ist. Das als Führungsrohr oder als Führungsbuchse, allgemein als Zwischenstück ausgebildetes Führungselement 29 ist wiederum mit der Bewegungseinrichtung 18 verbunden.
  • Statt des Einsatzes des elastischen Elements 28 bei einem Führungskopf 8, der einen Ansatz 30 zum Aufschieben einer Wickelhülse umfasst, lässt sich die Erfindung auch bei Spannköpfen einsetzen, auf die die Wickelhülsen aufgespannt werden und die im Sinne der Erfindung ebenfalls als Führungsköpfe angesehen werden.
  • In der Ausführung weist auch das Führungselement 29 ein entsprechendes elastisches Element 31, insbesondere aus Gummi, auf, über das es an einem aus der Bewegungseinrichtung 18 herausragenden zylindrischen Vorsprung 32 gelagert ist.
  • In weiterer Ausführung weist, wie in Figur 7 dargestellt, die Bewegungseinrichtung 18 zwei elastische Elemente 33, insbesondere aus Gummi, auf, über die sie jeweils mit dem in der Linearführung 9 bewegbar angeordneten Führungsschlitten 11 verbunden ist. Das jeweilige elastische und hohlzylindrische Element 33 ist dabei am dazugehörigen Stift in dessen Klemmbereich angeordnet.
  • Zusammenfassend ist festzuhalten, dass durch die Erfindung eine Rollenwickelvorrichtung der eingangs genannten Art derart weitergebildet wird, dass einerseits eine verbesserte Gewichtsentlastung an der Achslosen fortwährend sichergestellt und andererseits eine punktgenaue Positionierung des Führungskopfs mit den Wickelhülsen ermöglicht und auch gewährleistet ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rollenwickelvorrichtung
    2
    Tragwalze
    3
    Tragwalze
    4
    Wickelbett
    5
    Materialbahn
    6
    Wickelhülse
    7
    Wickelrolle
    8
    Führungskopf
    9
    Linearführung
    10.1
    Grundteil
    10.2
    Führungsschiene
    11
    Führungsschlitten
    12
    Elektromechanische Antriebseinheit
    13
    Elektromotor
    14
    Riemengetriebe
    15
    Flachriemen
    16.1
    Antriebsscheibe
    16.2
    Umlenkscheibe
    17
    Verschraubte Klemmung
    18
    Bewegungseinrichtung
    19
    Verbindung
    19.1
    Morsekegel
    20
    Zylindereinheit
    21
    Baugruppe
    22
    Verbindung
    23
    Schraubverbindung
    24
    Führung
    25
    Gehäuse
    26
    Stift
    27
    Vorsprung
    28
    Elastisches Element
    29
    Führungselement
    30
    Ansatz
    31
    Elastisches Element
    32
    Vorsprung
    33
    Elastisches Element
    34
    Messsystem
    35
    Regelsystem
    R
    Vertikale Richtung (Doppelpfeil)
    X
    X-Achse
    Y
    Y-Achse
    Z
    Z-Achse

Claims (17)

  1. Rollenwickelvorrichtung (1) zum Aufwickeln einer Materialbahn (5), insbesondere einer Papier- oder Kartonbahn, auf eine Wickelhülse (6) zu einer Wickelrolle (6), wobei die in einem Wickelbett (4) zwischen zwei Tragwalzen (2, 3) liegende Wickelrolle (6) stirnseitig auf jeweils einem Führungskopf (8) gelagert ist und wobei die beiden Führungsköpfe entsprechend der Durchmesserzunahme der Wickelrolle (6) während des Betriebs der Rollenwickelvorrichtung (1) jeweils mittels eines in einer Linearführung (9) geführten Führungsschlittens (11) vorzugsweise in vertikaler Richtung bewegbar angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zumindest eine elektromechanische Antriebseinheit (12) zum jeweiligen Antrieb des in der Linearführung (9) bewegbar angeordneten Führungsschlittens (11) vorgesehen ist.
  2. Rollenwickelvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die elektromechanische Antriebseinheit (12) wenigstens einen vorzugsweise steuer-/regelbaren Elektromotor (13) und wenigstens ein Riemengetriebe (14) umfasst.
  3. Rollenwickelvorrichtung (1) nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Riemengetriebe (14) einen Flachriemen (15), einen Keilriemen, einen Zahnriemen, einen Keilflach-/Zahnflachriemen, einen Rundriemen oder dergleichen zur Kraftübertragung aufweist.
  4. Rollenwickelvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die elektromechanische Antriebseinheit (12) wenigstens einen vorzugsweise steuer-/regelbaren Elektromotor (13) und wenigstens ein Spindelgetriebe umfasst.
  5. Rollenwickelvorrichtung (1) nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Spindelgetriebe wenigstens eine Spindelstange und wenigstens eine Spindelmutter zur Kraftübertragung aufweist.
  6. Rollenwickelvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die elektromechanische Antriebseinheit (12) wenigstens einen vorzugsweise steuer-/regelbaren Elektromotor (13) und wenigstens eine Zahnstange samt Zahnrad zur Kraftübertragung umfasst.
  7. Rollenwickelvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein vorzugsweise lineares Messsystem (34) vorgesehen ist, welches entweder an der elektromechanischen Antriebseinheit (12) oder an der Linearführung (9) angeordnet ist.
  8. Rollenwickelvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der einzelne Führungskopf (8) mit dem in der Linearführung (9) bewegbar angeordneten Führungsschlitten (11) verbunden ist.
  9. Rollenwickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der einzelne Führungskopf (8) stirnseitig auf einer vorzugsweise steuer-/regelbaren Bewegungseinrichtung (18) angeordnet ist, die wiederum mit dem entsprechenden in der Linearführung (9) bewegbar angeordneten Führungsschlitten (11) verbunden ist.
  10. Rollenwickelvorrichtung (1) nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bewegungseinrichtung (18) eine mit einem Fluid betriebene Zylindereinheit (20), insbesondere ein Hydraulikzylinder, oder eine Spindeleinheit ist.
  11. Rollenwickelvorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bewegungseinrichtung (18) mindestens eine Führung (24) zur Aufnahme etwaiger radialer Kräfte aufweist.
  12. Rollenwickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Führungskopf (8) unmittelbar mit der Bewegungseinrichtung (18) verbunden ist.
  13. Rollenwickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Führungskopf (8) kraftschlüssig mit der Bewegungseinrichtung (18) verbunden ist.
  14. Rollenwickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Führungskopf (8) mindestens ein elastisches Element (28), insbesondere aus Gummi, aufweist, über das er in einem Führungselement (29) gelagert ist, wobei das Führungselement (29) mit der Bewegungseinrichtung (18) verbunden ist.
  15. Rollenwickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 oder 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Führungskopf (8) mit einem Führungselement (29) verbunden ist und
    dass das Führungselement (29) mindestens ein elastisches Element (31), insbesondere aus Gummi, aufweist, über das es an der Bewegungseinrichtung (18) gelagert ist
  16. Rollenwickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bewegungseinrichtung (18) mindestens ein elastisches Element (33), insbesondere aus Gummi, aufweist, über das sie mit dem in der Linearführung (9) bewegbar angeordneten Führungsschlitten (11) verbunden ist.
  17. Rollenwickelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Bewegungseinrichtung (18) mit dem in der Linearführung (9) bewegbar angeordneten Führungsschlitten (11) leicht lösbar verbunden ist.
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