EP2014591B1 - Winding device for unwinding a strip of material and method for unwinding a strip of material - Google Patents

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EP2014591B1
EP2014591B1 EP08104653A EP08104653A EP2014591B1 EP 2014591 B1 EP2014591 B1 EP 2014591B1 EP 08104653 A EP08104653 A EP 08104653A EP 08104653 A EP08104653 A EP 08104653A EP 2014591 B1 EP2014591 B1 EP 2014591B1
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EP
European Patent Office
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sensor
winding device
vibration
web
reel
Prior art date
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EP08104653A
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German (de)
French (fr)
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EP2014591A3 (en
EP2014591A2 (en
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Josef Nelles
Henning Gugel
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
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Publication of EP2014591A3 publication Critical patent/EP2014591A3/en
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    • B65H2553/00—Sensing or detecting means
    • B65H2553/40—Sensing or detecting means using optical, e.g. photographic, elements

Definitions

  • the invention relates to a winding device for unrolling a material web from a web roll, wherein the web roll has a roll axis and a method for unwinding a web of material web roll, wherein the material web is rotated and vibrations are detected, wherein at least one sensor device for direct or indirect detection is provided by vibrations substantially perpendicular to the roller axis.
  • the invention relates to a method for unwinding a material web from a material web roll mounted in a clamping device of a winding device, in which the material web is rotated and vibrations are detected.
  • Material webs must be wound up into shipping or finishing rolls before they can be shipped.
  • the shipping or finished rolls are produced by so-called mother or reel rolls, which are produced at the output 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.
  • the spool rolls or parent rolls usually come from a calender. Calenders are rolling machines that cause compaction, flattening and smoothing of the paper.
  • the spool rolls become a unwinding device for example, fed to a slitter. This can be done for example via a magazine or by means of a crane.
  • the spool roll is glued to the take-up roll, for example by means of a splicing device.
  • the take-up rolls then pull the paper off the spool roll.
  • the take-up rolls either lie in a roll bed (carrier roll winder) or are driven by a support roll (back-up roll winder).
  • a winding machine which shows both a unwinding device and a reeling device is in the DE 44 24 848 A1 whose disclosure content is included in the present application.
  • the speed with which a material web is wound onto the roll is in the range of well over 2,000 m / min.
  • vibrations can occur during winding. These vibrations can have different causes. For example, at least one part of the oscillation is induced by the incoming material web in a take-up device.
  • Vibrations do not only occur as in the WO 02/094696 A1 and the DE 10 2005 035 619 A1 described during winding up, but also during unrolling or unwinding.
  • unwound forces can occur during unwinding due to an inhomogeneous mass distribution of the roll to be unwound, which lead to unacceptably high vibration velocities and vibration amplitudes, in particular at the so-called stiffening parts, which accommodate the storage of the unwinding web, especially at high web speeds.
  • vibrations during unwinding due to the mass of the unwinding spool roll, which according to the publication " Voith Slitter: The Quick Cut ", drive & control 1 (2004) pp.
  • the invention is therefore based on the object to further develop an unwinding device such that the disadvantages of the prior art are avoided. In particular, unacceptably high unbalance forces should be avoided in the settlement.
  • a sensor device for detecting vibrations.
  • the web roll or the spool has a roll axis.
  • the sensor device according to the invention is now arranged so that it detects or senses oscillations in a direction which is substantially perpendicular to the roller axis.
  • the vibrations occurring perpendicular to the roller axis due to imbalance forces are those vibrations that are introduced into the chair or stiffening parts and thus in the building.
  • the spool roll or the roll to be unwound is clamped or held in a drum bearing with the aid of a clamping device, it is also possible to protect this so-called spool clamping device against overload by appropriate arrangement of the sensor devices.
  • the protection against overload, for example due to the sensed vibration signal has the further great advantage that the machine does not have to be constantly monitored by an operator during operation.
  • the sensor device comprises means for receiving the oscillation speed includes.
  • it may be provided not to record the vibration velocity in a direction radial to the spool axis, but the acceleration.
  • These types of sensing are also referred to as direct sensing.
  • the sensor device In order to protect the stool parts against overloading, it is provided to arrange the sensor device on the staging parts themselves, both on the side of the staging on which a drive (drive side) is arranged, as well as on the side of the stool on which only the axle is stored (on the driver side).
  • stiffeners have different stiffnesses in the radial direction to the spool axis. Therefore, it is particularly preferred if the sensor device is arranged on the stiffening part such that it absorbs the vibration speed or acceleration in the direction of the lowest rigidity, since the greatest oscillation amplitudes are to be expected in this direction.
  • the sensor device prefferably record the vibration velocity or acceleration in the horizontal direction perpendicular to the spool axis. If the measured values exceed a predetermined limit value for the vibrations, the web speed of the material web is automatically reduced until the predetermined limit value is reached or fallen below again.
  • the winding device comprises a drive for the spool and a control device which is connected to the sensor device.
  • the sensor device sends a signal to the control device when a certain threshold value of the oscillation is exceeded.
  • the roller drive is then controlled so that the web speed is reduced, to a value such that the vibration, for example, the vibration amplitude, below the predetermined limit.
  • the characteristic variable for the vibration can be the vibration velocity or the vibration acceleration, which are input as thresholds for the vibration in the control device.
  • the sensor device can either be used as a displacement transducer, i. be constructed as a direct vibration sensor or as an indirect vibration sensor, for example as a force transducer, as a pressure sensor, as a sound measuring device, as an optical measuring device or as a device for measuring roundness deviations.
  • the invention also provides a method for unwinding a material web from a web roll, in which the web roll is rotated and vibrations are detected.
  • the inventive method is characterized in that, a vibration of a sensor device, which is arranged at or in the vicinity of the clamping device is detected directly or indirectly and when a vibration exceeds a predetermined limit, the web speed of the web is reduced until a Limit value is reached or fallen below.
  • the reduction of the web speed can take place in that the speed of the drive by means of the control device, in particular the machine control, is reduced.
  • the drum can be braked.
  • FIG. 1 is an unwinding reel, which is always referred to below as Volltambour 10 according to the paper lexicon by Prof. Göttsching, from which a paper web 11 is unwound to be led to a take-up reel (not shown).
  • a winding device which shows both a unwinding device, such as a take-up, is in the DE 4424848 A1 shown. In particular, in the DE 4424848 A1 shown how the web can be guided by the unwinding to a take-up reel.
  • FIG. 1 The device shown shows the stiffening 12, in which the Volltambour 10 is inserted. In the stool 12, only one stool 14 is shown.
  • FIG. 1 it is the so-called leader-side view of the Abrollstuhlung, that is, the drive is not shown here, since it is located on the opposite side.
  • the drive drives the roller axis or the spool axis 20 and is controlled by a control device, not shown.
  • a sensor device is now provided which absorbs a vibration perpendicular to the axis extending out of the plane of the paper. Preferred locations where the sensor devices are located will be detailed in the following description.
  • FIG. 1 illustrated is the clamping device 28, for clamping, that is, for fixing the spool roll.
  • the clamping device 28 comprises clamping lever 30, which clamp by means of a clamping cylinder 32 to the full-tambour 10 and thus fix.
  • the clamping assembly 28 is, as shown, arranged both leader and drive side.
  • the chair or the stiffening part is connected to the foundation 50 of the building.
  • the sensor devices can be designed both for direct sensing of the vibrations or arranged for indirect sensing and at different locations.
  • a sensor device is arranged on the stiffening part.
  • the sensor device is a direct sensor device, for example a vibration sensor 100, which can directly record the acceleration and / or the speed of the oscillation.
  • the preferred measuring direction 102 of the vibration sensor 100 is the direction radially to the spool axis 20 and parallel to the guide rail 220.
  • On the guide rail is discharged after completion of the full Volltambour 10 of the roll core or the empty beats 22.1 of the full cylinder 10 and rolls to the stop 202.
  • Inippoender Representation is shown an ejected empty drum 22.2 of an already completed full cylinder 10, which abuts against the stop 202.
  • a sensor for example a vibration sensor in the form of an acceleration sensor, is arranged both on the driver's and driver's side fins.
  • This acceleration sensor allows the monitoring of the unwinding and has the advantage that both the secure clamping of the full cylinder 10 and the building load can be detected in such a configuration.
  • sensors for the indirect absorption of vibrations or loads due to vibrations can be used.
  • a force transducer 150 which may be installed in the stool instead of the vibration sensor or together with the vibration sensor 100. Unbalance forces of the main cylinder 10 can be absorbed by the force sensor 150 and used to monitor permissible vibrations.
  • the direction of force, the present is recorded is designated 152.
  • the force direction is again perpendicular in the radial direction to the spool axis 20.
  • the pressure in the clamping cylinders 32 of the Tambourklemmung for determining unbalance forces which in turn lead to vibrations used.
  • a sensor that allows such ingestion of imbalance forces would be a sensor that receives the pressure in the clamp cylinders of the spool clamp. Such a sensor is designated by the reference numeral 170.
  • an optical measuring method for example an optical measuring method with an optical sensor 200
  • sensors based on ultrasonic measurements and laser distance measurements can also be used.
  • the detector which receives the measurement signal is connected via line 250 to the machine control. Via line 250, the measurement signal recorded by the detector 200 is transmitted to an evaluation unit or the machine controller 270.
  • the machine controller controls, for example via line 280, the unillustrated drive of the full-cylinder 10 or a braking device for braking the full-drum 10, so that the rotational speed of the full-drum 10 and thus the web speed of the unwound web 11 are reduced. so that the vibrations decrease, or the unbalance forces are smaller.
  • the measurement signals picked up by the sensors 100, 150, 170 can also be made available to the machine controller 270.
  • the machine controller evaluates all of the sensors 100, 150, 170, 200 recorded actual signals that are continuously transmitted from the sensors to the control device, and compares them with reference signals that are assigned to limits of vibrations. If it is determined that an actual value exceeds the permissible limit value in the machine control system, in order to avoid an overloading of the components, the unwinding speed and thus the web speed of the unwound web are reduced with the aid of a control, namely until the detected imbalance forces are less than or equal to the limit.
  • the reduction of the unwinding speed can be effected either by controlling the drive or by braking the drum cylinder or both together.
  • step 1000 the actual signal is received by one or more of the sensors 100, 150, 170, 200.
  • step 1100 the actual signal is compared with a threshold G stored in the controller. If the actual value exceeds the limit value G, then the rotational speed of the full cylinder 10 is reduced in step 1200, then an actual value is recorded again in step 1000. If the limit value is exceeded again during the recording of the second actual value, then the web speed is reduced again, otherwise the value of the web speed remains.
  • a winding device for unwinding a material web roll, in particular a paper roll, specified for the first time in which vibrations or unbalance forces can be detected reliably.
  • the detected signals can be fed to a machine control system which regulates the web speed during unrolling, so that reliable vibrations during unwinding, which can lead to damage either of the parts of the chair or of the foundation, can be reliably avoided.

Landscapes

  • Controlling Rewinding, Feeding, Winding, Or Abnormalities Of Webs (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)

Abstract

Sensors (100, 150, 170, 200) provided, measure vibrations directly or indirectly, at right angles to the roller axis (20). A sensor(100) measures vibratory velocity and/or acceleration. The machine frame (12) of the winder includes sections (14) to which sensors (100, 150) are fitted. These have high- and low rigidities, at right angles to the roller axis. The sensors are located on or near frame components having low rigidity. The winder has a clamp (28) for the full roll, with a sensor (170) on or near it. An independent claim IS INCLUDED FOR the corresponding unwinding method.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung zum Abrollen einer Materialbahn von einer Materialbahnrolle, wobei die Materialbahnrolle eine Rollenachse aufweist sowie ein Verfahren zum Abwickeln einer Materialbahn von einer Materialbahnrolle, bei der die Materialbahn gedreht wird und Schwingungen erfasst werden, wobei wenigstens eine Sensoreinrichtung zum direkten oder indirekten Erfassen von Schwingungen im Wesentlichen senkrecht zur Rollenachse vorgesehen ist.The invention relates to a winding device for unrolling a material web from a web roll, wherein the web roll has a roll axis and a method for unwinding a web of material web roll, wherein the material web is rotated and vibrations are detected, wherein at least one sensor device for direct or indirect detection is provided by vibrations substantially perpendicular to the roller axis.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Abwickeln einer Materialbahn von einer, in einer Klemmeinrichtung einer Wickelvorrichtung gelagerten Materialbahnrolle, bei der die Materialbahn gedreht wird und Schwingungen erfasst werden.Furthermore, the invention relates to a method for unwinding a material web from a material web roll mounted in a clamping device of a winding device, in which the material web is rotated and vibrations are detected.

Materialbahnen müssen, bevor sie versandt werden können, zu Versand- oder Fertigrollen aufgewickelt werden. Die Versand- oder Fertigrollen werden dadurch erzeugt, dass sogenannte 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.Material webs must be wound up into shipping or finishing rolls before they can be shipped. The shipping or finished rolls are produced by so-called mother or reel rolls, which are produced at the output 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.

Die Tambourrollen oder Mutterrollen kommen in der Regel aus einem Kalander. Kalander sind Walzmaschinen, die eine Verdichtung, eine Ebnung und Glättung des Papiers bewirken. Die Tambourrollen werden einer Abrolleinrichtung beispielsweise eines Rollenschneiders zugeführt. Dies kann beispielsweise über ein Magazin oder mittels eines Kranes erfolgen. Nachdem die Tambourrolle in die Abrolleinrichtung eingelegt wurde, wird die Tambourrolle mit der Aufwickelrolle beispielsweise mit Hilfe einer Splice-Vorrichtung verklebt. Die Aufwickelrollen ziehen dann das Papier von der Tambourrolle ab. Die Aufwickelrollen liegen entweder in einem Walzenbett (Tragwalzenwickler) oder werden über eine Stützwalze angetrieben (Stützwalzenwickler). Eine Wickelmaschine, die sowohl eine Abrollwickeleinrichtung wie eine Aufrolleinrichtung zeigt ist in der DE 44 24 848 A1 offenbart, deren Offenbarungsgehalt in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird.The spool rolls or parent rolls usually come from a calender. Calenders are rolling machines that cause compaction, flattening and smoothing of the paper. The spool rolls become a unwinding device for example, fed to a slitter. This can be done for example via a magazine or by means of a crane. After the drum roll has been inserted into the unwinding device, the spool roll is glued to the take-up roll, for example by means of a splicing device. The take-up rolls then pull the paper off the spool roll. The take-up rolls either lie in a roll bed (carrier roll winder) or are driven by a support roll (back-up roll winder). A winding machine, which shows both a unwinding device and a reeling device is in the DE 44 24 848 A1 whose disclosure content is included in the present application.

Die Geschwindigkeit, mit denen eine Materialbahn auf die Rolle aufgewickelt wird, liegt im Bereich von weit über 2.000 m/min.The speed with which a material web is wound onto the roll is in the range of well over 2,000 m / min.

Obwohl die Erfindung nachfolgend anhand einer Papierbahn als Beispiel für eine Materialbahn beschrieben wird, ist die Erfindung auch bei anderen Materialbahnen anwendbar und nicht auf Papierbahnen als Materialbahnen beschränkt.Although the invention is described below with reference to a paper web as an example of a material web, the invention is also applicable to other webs and not limited to paper webs as webs.

Wie allgemein bekannt, können beim Wickeln Schwingungen entstehen. Diese Schwingungen können unterschiedliche Ursachen haben. Beispielsweise ist bei einer Aufwickelvorrichtung zumindest ein Teil der Schwingung durch die zulaufende Materialbahn induziert.As is well known, vibrations can occur during winding. These vibrations can have different causes. For example, at least one part of the oscillation is induced by the incoming material web in a take-up device.

Beim Aufwickeln können Schwankungen in der Dicke der Materialbahn zu einer unrunden Materialbahnrolle führen und Schwingungen können sich in einem Resonanzbereich verstärken, und zwar soweit, dass die Materialbahnrolle aus der Wickelvorrichtung herausspringt. In der WO 02/094696 hat man daher vorgeschlagen, bei Auftreten einer kritischen Schwingung die Drehzahl der Materialbahn durch Reduzierung der Zulaufgeschwindigkeit bei der Aufwickelrolle auf ein niedrigeres konstantes Niveau herabzusetzen. Damit wird das schwingungsfähige System in der Wickelvorrichtung geändert und die Anregungsfrequenz vermindert. Aus der DE 10 2005 035 619 A1 ist aber bekannt, dass diese Vorgehensweise den Nachteil hat, dass sich die Zeit, die zum Aufwickeln einer vorbestimmten Länge der Materialbahn notwendig ist, verlängert, da die Zulaufgeschwindigkeit auf ein niedrigeres konstantes Niveau gesetzt wird. Im JP 63 267 650 A werden Sensoren zur direkten Schwingungserfassung in einer Wickelvorrichtung eingesetzt. Die DE 10 2005 035 619 A1 versucht dieses Problem bei Aufwickelvorrichtungen dadurch zu lösen, dass nach Vermindern der Drehzahl die Zulaufgeschwindigkeit der Materialbahn erhöht wird.When winding up, variations in the thickness of the material web can lead to a non-circular web roll and vibrations can be amplified in a resonance region, to such an extent that the web roll pops out of the winding device. In the WO 02/094696 It has therefore been proposed to reduce the speed of the material web by reducing the feed rate at the take-up reel to a lower constant level when a critical vibration occurs. This changes the oscillatory system in the winding device and reduces the excitation frequency. From the DE 10 2005 035 619 A1 However, it is known that this approach has the disadvantage that the time required to wind a predetermined length of the material web is increased since the feed rate is set to a lower, constant level. in the JP 63 267 650 A Sensors are used for direct vibration detection in a winding device. The DE 10 2005 035 619 A1 tries to solve this problem in Aufwickelvorrichtungen in that after lowering the speed, the feed rate of the web is increased.

Schwingungen treten aber nicht nur wie in der WO 02/094696 A1 und der DE 10 2005 035 619 A1 beschrieben beim Aufwickeln auf, sondern auch bei der Abrollung beziehungsweise beim Abwickeln. Insbesondere kann es beim Abwickeln aufgrund einer inhomogenen Massenverteilung der abzuwickelnden Rolle zu Unwuchtkräften kommen, die besonders bei hohen Bahngeschwindigkeiten zu unzulässig hohen Schwingungsgeschwindigkeiten und Schwingungsamplituden, insbesondere an den sogenannten Stuhlungsteilen, die die Lagerung der abzuwickelnden Bahn aufnehmen, führen. Auch sind derartige Schwingungen beim Abwickeln aufgrund der Masse der abzuwickelnden Tambourrolle, die gemäß der Veröffentlichung " Voith Rollenschneider: Der Schnelle Schnitt", drive&control 1 (2004) S. 13 - 15 , deren Offenbarungsgehalt in vorliegende Anmeldung mitaufgenommen wird, beispielsweise bis 135 Tonnen betragen kann, wesentlich stärker ausgeprägt als beim Aufwickeln. Bislang wurden die durch diese Schwingungen erzeugten Unwuchtkräfte über die Stuhlung in das Fundament des Gebäudes geleitet und damit von dem Gebäude aufgenommen. Wenn aber die Stuhlungsteile beziehungsweise die Stuhlung mit dem Gebäude verbunden ist, so können die an den Stuhlungsteilen auftretende Unwuchtkräfte auch zu hohen Schwingungsgeschwindigkeiten und Schwingungsamplituden im Gebäude führen.Vibrations do not only occur as in the WO 02/094696 A1 and the DE 10 2005 035 619 A1 described during winding up, but also during unrolling or unwinding. In particular, unwound forces can occur during unwinding due to an inhomogeneous mass distribution of the roll to be unwound, which lead to unacceptably high vibration velocities and vibration amplitudes, in particular at the so-called stiffening parts, which accommodate the storage of the unwinding web, especially at high web speeds. Also, such vibrations during unwinding due to the mass of the unwinding spool roll, which according to the publication " Voith Slitter: The Quick Cut ", drive & control 1 (2004) pp. 13-15 , whose disclosure content is included in the present application, for example, can be up to 135 tons, much more pronounced than during winding. So far, the imbalance forces generated by these vibrations were passed through the stasis in the foundation of the building and thus absorbed by the building. But if the framing parts or the stiffening is connected to the building, then the imbalance forces occurring at the stiffening parts can also lead to high vibration velocities and vibration amplitudes in the building.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Abwickelvorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere sollen unzulässig hohe Unwuchtkräfte an der Abwicklung vermieden werden.The invention is therefore based on the object to further develop an unwinding device such that the disadvantages of the prior art are avoided. In particular, unacceptably high unbalance forces should be avoided in the settlement.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 12 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The solution according to the invention is characterized by the features of claims 1 and 12. Advantageous embodiments are described in the subclaims.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass bei einer Wickelvorrichtung zum Abrollen einer Materialbahn eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist zum Erfassen von Schwingungen. Die Materialbahnrolle bzw. die Tambourrolle weist eine Rollenachse auf. Die Sensoreinrichtung gemäß der Erfindung ist nunmehr so angeordnet, dass sie Schwingungen in einer Richtung, die im Wesentlichen senkrecht zur Rollenachse ist, detektiert beziehungsweise sensiert.According to the invention this is achieved in that in a winding device for rolling a material web, a sensor device is provided for detecting vibrations. The web roll or the spool has a roll axis. The sensor device according to the invention is now arranged so that it detects or senses oscillations in a direction which is substantially perpendicular to the roller axis.

Die senkrecht zur Rollenachse auftretenden Schwingungen aufgrund von Unwuchtkräften sind diejenigen Schwingungen, die in die Stuhlung bzw. Stuhlungsteile eingeleitet werden und damit auch in das Gebäude. Durch eine derartige Anordnung von Sensoren ist es somit möglich, Schwingungen an Abrollungen zu detektieren und gegebenenfalls mit Hilfe einer Regelung aufgrund des aufgenommenen Signales zu vermeidenThe vibrations occurring perpendicular to the roller axis due to imbalance forces are those vibrations that are introduced into the chair or stiffening parts and thus in the building. By such an arrangement of sensors, it is thus possible to detect vibrations at unwinding and possibly to avoid with the aid of a control due to the recorded signal

Dies hat zum Vorteil, dass die Gebäude, in denen diese Abrollungen oder Abwickeleinrichtungen eingesetzt werden, mit einem wesentlich leichteren Fundament, in das die Stuhlung die Kräfte einleitet, ausgeführt werden können. Dies führt zu einer vereinfachten Herstellung und auch niedrigeren Gebäudekosten.This has the advantage that the buildings in which these unwinding or unwinding are used, with a much lighter foundation, in which the stasis initiates the forces can be performed. This leads to a simplified production and also lower building costs.

Daneben ist es auch möglich, dass durch eine derartige Anordnung Stuhlungsteile vor einer Überlastung geschützt werden.In addition, it is also possible that are protected from overloading by such an arrangement of frustration.

Da in der Erfindung die Tambourrolle beziehungsweise die abzuwickelnde Rolle in einem Tambourlager mit Hilfe einer Klemmeinrichtung festgeklemmt beziehungsweise gehalten wird, kann durch entsprechende Anordnung der Sensoreinrichtungen auch diese so genannte Tambourklemmeinrichtung vor Überlast geschützt werden.Since in the invention the spool roll or the roll to be unwound is clamped or held in a drum bearing with the aid of a clamping device, it is also possible to protect this so-called spool clamping device against overload by appropriate arrangement of the sensor devices.

Der Schutz vor Überlast beispielsweise aufgrund des sensierten Schwingungssignales hat den weiteren großen Vorteil, dass die Maschine nicht ständig bei Betrieb von einem Bediener beobachtet werden muss.The protection against overload, for example due to the sensed vibration signal has the further great advantage that the machine does not have to be constantly monitored by an operator during operation.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung Mittel zur Aufnahme der Schwingungsgeschwindigkeit umfasst. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, nicht die Schwinggeschwindigkeit in einer auf die Tambourachse radialen Richtung aufzunehmen, sondern die Beschleunigung. Diese Arten der Sensierung werden auch als direkte Sensierung bezeichnet.In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the sensor device comprises means for receiving the oscillation speed includes. Alternatively, it may be provided not to record the vibration velocity in a direction radial to the spool axis, but the acceleration. These types of sensing are also referred to as direct sensing.

Um die Stuhlungsteile vor einer Überlast zu schützen, ist vorgesehen, die Sensoreinrichtung an den Stuhlungsteilen selbst anzuordnen, und zwar sowohl auf der Seite der Stuhlung, auf der ein Antrieb (triebseitig) angeordnet ist, wie auch auf der Seite der Stuhlung, an der lediglich die Achse gelagert (führerseitig) wird.In order to protect the stool parts against overloading, it is provided to arrange the sensor device on the staging parts themselves, both on the side of the staging on which a drive (drive side) is arranged, as well as on the side of the stool on which only the axle is stored (on the driver side).

Im Allgemeinen haben Stuhlungsteile unterschiedliche Steifigkeiten in radialer Richtung zur Tambourachse. Daher ist es besonders bevorzugt, wenn die Sensoreinrichtung am Stuhlungsteil derart angeordnet ist, dass sie in Richtung der geringsten Steifigkeit die Schwinggeschwindigkeit oder Beschleunigung aufnimmt, da in dieser Richtung die größten Schwingungsamplituden zu erwarten sind.Generally, stiffeners have different stiffnesses in the radial direction to the spool axis. Therefore, it is particularly preferred if the sensor device is arranged on the stiffening part such that it absorbs the vibration speed or acceleration in the direction of the lowest rigidity, since the greatest oscillation amplitudes are to be expected in this direction.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Sensoreinrichtung die Schwinggeschwindigkeit oder Beschleunigung in horizontaler Richtung senkrecht zur Tambourachse aufnimmt. Überschreiten die Messwerte einen vorbestimmten Grenzwert für die Vibrationen, wird die Bahngeschwindigkeit der Materialbahn automatisch reduziert, bis der vorgegebene Grenzwert wieder erreicht oder unterschritten ist.It is particularly preferred for the sensor device to record the vibration velocity or acceleration in the horizontal direction perpendicular to the spool axis. If the measured values exceed a predetermined limit value for the vibrations, the web speed of the material web is automatically reduced until the predetermined limit value is reached or fallen below again.

Bevorzugt umfasst die Wickelvorrichtung einen Antrieb für die Tambourrolle und eine Steuereinrichtung, die mit der Sensoreinrichtung verbunden ist. Die Sensoreinrichtung sendet ein Signal an die Steuereinrichtung, wenn ein bestimmter Grenzwert der Schwingung überschritten wird. Der Rollenantrieb wird dann derart geregelt, dass die Bahngeschwindigkeit reduziert wird, und zwar auf einen solchen Wert, dass die Schwingung, beispielsweise die Schwingungsamplitude, unterhalb des vorgegebenen Grenzwertes liegt. Als charakteristische Größe für die Schwingung kann die Schwinggeschwindigkeit oder die Schwingbeschleunigung angesehen werden, die als Grenzwerte für die Schwingung in die Steuereinrichtung eingegeben werden.Preferably, the winding device comprises a drive for the spool and a control device which is connected to the sensor device. The sensor device sends a signal to the control device when a certain threshold value of the oscillation is exceeded. The roller drive is then controlled so that the web speed is reduced, to a value such that the vibration, for example, the vibration amplitude, below the predetermined limit. The characteristic variable for the vibration can be the vibration velocity or the vibration acceleration, which are input as thresholds for the vibration in the control device.

Die Sensoreinrichtung kann entweder als Wegaufnehmer, d.h. als direkter Schwingungsaufnehmer oder als indirekter Schwingungsaufnehmer, beispielsweise als Kraftaufnehmer, als Drucksensor, als Schallmesseinrichtung, als optische Messeinrichtung oder als Einrichtung zur Messung von Rundheitsabweichungen aufgebaut sein.The sensor device can either be used as a displacement transducer, i. be constructed as a direct vibration sensor or as an indirect vibration sensor, for example as a force transducer, as a pressure sensor, as a sound measuring device, as an optical measuring device or as a device for measuring roundness deviations.

Neben der Wickelvorrichtung stellt die Erfindung auch ein Verfahren zum Abwickeln einer Materialbahn von einer Materialbahnrolle zur Verfügung, bei der die Materialbahnrolle gedreht wird und Schwingungen erfasst werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass, eine Schwingung von einer Sensoreinrichtung, die an oder in der Nähe der Klemmeinrichtung angeordnet ist, direkt oder indirekt erfasst wird und wenn eine Schwingung einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, die Bahngeschwindigkeit der Materialbahn vermindert wird, bis ein Grenzwert erreicht oder unterschritten wird.In addition to the winding device, the invention also provides a method for unwinding a material web from a web roll, in which the web roll is rotated and vibrations are detected. The inventive method is characterized in that, a vibration of a sensor device, which is arranged at or in the vicinity of the clamping device is detected directly or indirectly and when a vibration exceeds a predetermined limit, the web speed of the web is reduced until a Limit value is reached or fallen below.

Die Reduzierung der Bahngeschwindigkeit kann dadurch erfolgen, dass die Drehzahl des Antriebs mittels der Steuereinrichtung, insbesondere der Maschinensteuerung, vermindert wird. Alternativ hierzu kann der Tambour abgebremst werden.The reduction of the web speed can take place in that the speed of the drive by means of the control device, in particular the machine control, is reduced. Alternatively, the drum can be braked.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen und einem Ausführungsbeispiel detaillierter beschrieben werden.The invention will be described in more detail below with reference to drawings and an embodiment.

Es zeigen

Figur 1
ein Beispiel einer Aufwickelvorrichtung mit unterschiedlichen Kraftaufnehmern.
Figur 2
Flussdiagramm einer Regelung der Schwingungen
Show it
FIG. 1
an example of a winding device with different load cells.
FIG. 2
Flow chart of a control of the vibrations

In Figur 1 ist eine Abwickelrolle, die gemäß Papier-Lexikon von Prof. Göttsching nachfolgend stets als Volltambour 10 bezeichnet wird, gezeigt, von der eine Papierbahn 11 abgewickelt wird, um zu einer Aufwickelrolle (nicht gezeigt) geführt zu werden. Eine Wickeleinrichtung, die sowohl eine Abrolleinrichtung, wie eine Aufwickeleinrichtung zeigt, ist in der DE 4424848 A1 gezeigt. Insbesondere ist in der DE 4424848 A1 gezeigt, wie die Bahn von der Abrollung zu einer Aufwickelrolle geführt werden kann.In FIG. 1 is an unwinding reel, which is always referred to below as Volltambour 10 according to the paper lexicon by Prof. Göttsching, from which a paper web 11 is unwound to be led to a take-up reel (not shown). A winding device, which shows both a unwinding device, such as a take-up, is in the DE 4424848 A1 shown. In particular, in the DE 4424848 A1 shown how the web can be guided by the unwinding to a take-up reel.

Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung zeigt die Stuhlung 12, in die der Volltambour 10 eingelegt ist. In der Stuhlung 12 ist lediglich ein Stuhlungsteil 14 dargestellt.In the FIG. 1 The device shown shows the stiffening 12, in which the Volltambour 10 is inserted. In the stool 12, only one stool 14 is shown.

Bei der Ansicht gemäß Figur 1 handelt es sich um die sogenannte führerseitige Ansicht der Abrollstuhlung, das heißt, der Antrieb ist vorliegend nicht dargestellt, da er sich auf der gegenüberliegenden Seite befindet. Der Antrieb treibt die Rollenachse bzw. die Tambourachse 20 an und wird von einer nicht dargestellten Steuereinrichtung gesteuert. Erfindungsgemäß ist nunmehr eine Sensoreinrichtung vorgesehen, die eine Schwingung die senkrecht zu der aus der Papierebene heraus verlaufenden Achse aufnimmt. Bevorzugte Orte, an denen die Sensoreinrichtungen angeordnet sind, werden in der nachfolgenden Beschreibung detailliert angegeben. Des Weiteren in Figur 1 dargestellt ist die Klemmeinrichtung 28, zur Klemmung, das heißt zur Fixierung der Tambourrolle. Die Klemmeinrichtung 28 umfasst Klemmhebel 30, die mit Hilfe eines Klemmzylinders 32 an die Volltambour 10 klemmen und damit fixieren. Die Klemmanordnung 28 ist, wie dargestellt, sowohl führer- wie auch triebseitig angeordnet.In the view according to FIG. 1 it is the so-called leader-side view of the Abrollstuhlung, that is, the drive is not shown here, since it is located on the opposite side. The drive drives the roller axis or the spool axis 20 and is controlled by a control device, not shown. According to the invention, a sensor device is now provided which absorbs a vibration perpendicular to the axis extending out of the plane of the paper. Preferred locations where the sensor devices are located will be detailed in the following description. Furthermore in FIG. 1 illustrated is the clamping device 28, for clamping, that is, for fixing the spool roll. The clamping device 28 comprises clamping lever 30, which clamp by means of a clamping cylinder 32 to the full-tambour 10 and thus fix. The clamping assembly 28 is, as shown, arranged both leader and drive side.

Die Stuhlung beziehungsweise das Stuhlungsteil ist mit dem Fundament 50 des Gebäudes verbunden.The chair or the stiffening part is connected to the foundation 50 of the building.

Die Sensoreinrichtungen können sowohl für direkte Sensierung der Schwingungen ausgelegt sein oder für eine indirekte Sensierung und an unterschiedlichen Orten angeordnet sein. In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Sensoreinrichtung am Stuhlungsteil angeordnet. Bei der Sensoreinrichtung handelt um eine direkte Sensoreinrichtung, beispielsweise sich um einen Schwingungssensor 100, der die Beschleunigung und/oder die Geschwindigkeit der Schwingung direkt aufnehmen kann. Die bevorzugte Messrichtung 102 des Schwingungsaufnehmers 100 ist die Richtung radial zur Tambourachse 20 und parallel zur Führungsschiene 220. Auf die Führungsschiene wird nach Abwicklung der kompletten Volltambour 10 der Rollenkern bzw. die Leertambouren 22.1 des Volltambours 10 ausgestoßen und rollt bis zum Anschlag 202. In vorliegender Darstellung ist einen ausgestoßenen Leertambour 22.2 eines bereits abgewickelten Volltambours 10 gezeigt, die am Anschlag 202 anliegt.The sensor devices can be designed both for direct sensing of the vibrations or arranged for indirect sensing and at different locations. In a first embodiment of the invention, a sensor device is arranged on the stiffening part. The sensor device is a direct sensor device, for example a vibration sensor 100, which can directly record the acceleration and / or the speed of the oscillation. The preferred measuring direction 102 of the vibration sensor 100 is the direction radially to the spool axis 20 and parallel to the guide rail 220. On the guide rail is discharged after completion of the full Volltambour 10 of the roll core or the empty beats 22.1 of the full cylinder 10 and rolls to the stop 202. In vorliegender Representation is shown an ejected empty drum 22.2 of an already completed full cylinder 10, which abuts against the stop 202.

Bevorzugt wird sowohl auf der führer- als auch triebseitigen Stuhlung ein Sensor, beispielsweise ein Schwingungssensor in Form eines Beschleunigungssensors angeordnet. Dieser Beschleunigungssensor erlaubt die Überwachung der Abrollung und hat den Vorteil, dass sowohl die sichere Klemmung des Volltambours 10 als auch die Gebäudebelastung in einer derartigen Ausgestaltung detektiert werden kann.Preferably, a sensor, for example a vibration sensor in the form of an acceleration sensor, is arranged both on the driver's and driver's side fins. This acceleration sensor allows the monitoring of the unwinding and has the advantage that both the secure clamping of the full cylinder 10 and the building load can be detected in such a configuration.

Alternativ zu einer direkten Aufnahme der Schwingungen mit Hilfe eines Sensors zur Aufnahme der Schwinggeschwindigkeit und/oder der Schwingbeschleunigung können Sensoren zur indirekten Aufnahme von Schwingungen beziehungsweise Belastungen durch Schwingungen eingesetzt werden.As an alternative to a direct recording of the vibrations with the aid of a sensor for recording the vibration velocity and / or the vibration acceleration, sensors for the indirect absorption of vibrations or loads due to vibrations can be used.

Ein Beispiel hierfür ist ein Kraftaufnehmer 150, der anstelle des Schwingungssensors oder zusammen mit dem Schwingungssensor 100 in die Stuhlung eingebaut werden kann. Durch den Kraftsensor 150 können Unwuchtkräfte des Tambours 10 aufgenommen werden und zur Überwachung zulässiger Schwingungen herangezogen werden. Die Kraftrichtung, die vorliegend aufgenommen wird ist mit 152 bezeichnet. Die Kraftrichtung ist wiederum senkrecht in radialer Richtung zur Tambourachse 20.An example of this is a force transducer 150, which may be installed in the stool instead of the vibration sensor or together with the vibration sensor 100. Unbalance forces of the main cylinder 10 can be absorbed by the force sensor 150 and used to monitor permissible vibrations. The direction of force, the present is recorded is designated 152. The force direction is again perpendicular in the radial direction to the spool axis 20.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich oder alternativ zu dem vorgenannten Sensor auch der Druck in den Klemmzylindern 32 der Tambourklemmung zur Ermittlung von Unwuchtkräften, die wiederum zu Schwingungen führen, herangezogen werden. Ein Sensor, der eine derartige Aufnahme von Unwuchtkräften ermöglicht, wäre ein Sensor, der den Druck in den Klemmzylindern der Tambourklemmung aufnimmt. Ein derartiger Sensor ist mit der Bezugsziffer 170 bezeichnet.In another embodiment of the invention, additionally or alternatively to the aforementioned sensor, the pressure in the clamping cylinders 32 of the Tambourklemmung for determining unbalance forces, which in turn lead to vibrations used. A sensor that allows such ingestion of imbalance forces would be a sensor that receives the pressure in the clamp cylinders of the spool clamp. Such a sensor is designated by the reference numeral 170.

Alternativ oder zusätzlich hierzu kann als weiteres indirektes Messverfahren, beispielsweise ein optisches Messverfahren mit einem optischen Sensor 200, der Rundungsabweichungen des Volltambours 10 detektiert und aus diesen Rundungsabweichungen Rückschlüsse auf die Unwuchtkräfte und damit die Höhe der Belastungen der Stuhlung beziehungsweise anderer Bauteile ermöglicht, eingesetzt werden. Neben dem optischen Sensor können auch Sensoren basierend auf Ultraschallmessungen und Laser-Abstandsmessungen verwandt werden. Der Detektor, der das Messsignal aufnimmt ist über Leitung 250 mit der Maschinensteuerung verbunden. Über Leitung 250 wird das vom Detektor 200 aufgenommene Messsignal an eine Auswerteeinheit beziehungsweise die Maschinensteuerung 270 übermittelt. Die Maschinensteuerung steuert aufgrund des Messsignals von dem Sensor 200 dann beispielsweise über Leitung 280 den nicht dargestellten Antrieb des Volltambours 10 oder eine Bremseinrichtung zur Abbremsung der Volltambours 10 an, so dass die Umlaufgeschwindigkeit des Volltambours 10 und damit die Bahngeschwindigkeit der abgewickelten Bahn 11 vermindert wird, so dass die Schwingungen abnehmen, beziehungsweise die Unwuchtkräfte kleiner werden.Alternatively or additionally, as a further indirect measuring method, for example an optical measuring method with an optical sensor 200, the rounding deviations of the full roll 10 detected and from these rounding deviations conclusions on the imbalance forces and thus allows the amount of stress on the restraint or other components used. In addition to the optical sensor, sensors based on ultrasonic measurements and laser distance measurements can also be used. The detector which receives the measurement signal is connected via line 250 to the machine control. Via line 250, the measurement signal recorded by the detector 200 is transmitted to an evaluation unit or the machine controller 270. On the basis of the measurement signal from the sensor 200, the machine controller then controls, for example via line 280, the unillustrated drive of the full-cylinder 10 or a braking device for braking the full-drum 10, so that the rotational speed of the full-drum 10 and thus the web speed of the unwound web 11 are reduced. so that the vibrations decrease, or the unbalance forces are smaller.

Natürlich können auch die von den Sensoren 100, 150, 170 aufgenommene Messsignale der Maschinensteuerung 270 zur Verfügung gestellt werden. Wie oben ausgeführt wertet die Maschinensteuerung alle von den Sensoren 100, 150, 170, 200 aufgenommenen Ist-Signale, die von den Sensoren laufend an die Steuereinrichtung übermittelt werden, aus, und vergleicht sie mit Soll-Signalen, die Grenzwerten von Schwingungen zugeordnet sind. Wird festgestellt, dass ein Ist-Wert den zulässigen Grenzwert in der Maschinensteuerung übersteigt, so wird, um eine Überlastung der Bauteile zu vermeiden, mit Hilfe einer Regelung die Abwickelgeschwindigkeit und damit die Bahngeschwindigkeit der abgewickelten Bahn vermindert und zwar so lange, bis die detektierten Unwuchtkräfte geringer oder gleich dem Grenzwert sind.Of course, the measurement signals picked up by the sensors 100, 150, 170 can also be made available to the machine controller 270. As stated above, the machine controller evaluates all of the sensors 100, 150, 170, 200 recorded actual signals that are continuously transmitted from the sensors to the control device, and compares them with reference signals that are assigned to limits of vibrations. If it is determined that an actual value exceeds the permissible limit value in the machine control system, in order to avoid an overloading of the components, the unwinding speed and thus the web speed of the unwound web are reduced with the aid of a control, namely until the detected imbalance forces are less than or equal to the limit.

Die Verminderung der Abwickelgeschwindigkeit kann entweder dadurch erfolgen, dass der Antrieb geregelt wird, oder aber durch ein Abbremsen des Tambourzylinders oder durch beides zusammen.The reduction of the unwinding speed can be effected either by controlling the drive or by braking the drum cylinder or both together.

In Figur 2 ist ein Flussdiagramm einer solchen Regelung dargestellt. Im Schritt 1000 wird das Ist-Signal von einem oder mehreren der Sensoren 100, 150, 170, 200 aufgenommen. Im Schritt 1100 wird das Ist-Signal mit einem in der Steuerung abgelegten Grenzwert G verglichen. Überschreitet der Ist-Wert den Grenzwert G, so wird die Umlaufgeschwindigkeit des Volltambours 10 in Schritt 1200 herabgesetzt, dann wird wieder ein Ist-Wert in Schritt 1000 aufgenommen. Wird bei der Aufnahme des zweiten Ist-Wertes wieder der Grenzwert überschritten, so wird wieder die Bahngeschwindigkeit herabgesetzt, andernfalls bleibt der Wert der Bahngeschwindigkeit.In FIG. 2 a flowchart of such a scheme is shown. In step 1000, the actual signal is received by one or more of the sensors 100, 150, 170, 200. In step 1100, the actual signal is compared with a threshold G stored in the controller. If the actual value exceeds the limit value G, then the rotational speed of the full cylinder 10 is reduced in step 1200, then an actual value is recorded again in step 1000. If the limit value is exceeded again during the recording of the second actual value, then the web speed is reduced again, otherwise the value of the web speed remains.

Mit der Erfindung wird erstmals eine Wickelvorrichtung zum Abwickeln einer Materialbahnrolle, insbesondere einer Papierrolle, angegeben, bei der zuverlässig Schwingungen beziehungsweise Unwuchtkräfte detektiert werden können. Die detektierten Signale können einer Maschinensteuerung zugeführt werden, die die Bahngeschwindigkeit beim Abrollen entsprechend regelt, so dass zuverlässige Schwingungen beim Abrollen, die zu einer Schädigung entweder der Stuhlungsteile oder aber der Fundamentierung führen können, zuverlässig vermieden werden können.With the invention, a winding device for unwinding a material web roll, in particular a paper roll, specified for the first time, in which vibrations or unbalance forces can be detected reliably. The detected signals can be fed to a machine control system which regulates the web speed during unrolling, so that reliable vibrations during unwinding, which can lead to damage either of the parts of the chair or of the foundation, can be reliably avoided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Volltambour bzw. TambourrolleFull Tambour or Tambourrolle
1111
Papierbahnpaper web
1212
Stuhlungframing
1414
StuhlungsteilStuhlungsteil
2020
Rollenachse bzw. TambourachseRoll axis or drum axis
22.1, 22.222.1, 22.2
Leertambour bzw. TambourhülseEmpty drum or drum sleeve
2828
Klemmeinrichtungclamper
3030
Klemmhebelclamping lever
3232
Klemmzylinderclamp cylinders
5050
Fundamentfoundation
100100
SchwingungsaufnehmerVibration Sensors
102102
Messrichtungmeasuring direction
150150
KraftaufnehmerLoad cell
170170
Drucksensor im KlemmzylinderPressure sensor in the clamping cylinder
200200
Optischer SensorOptical sensor
202202
Anschlagattack
220220
Führungsschieneguide rail
250250
Leitung vom Sensor zur MaschinensteuerungCable from the sensor to the machine control
270270
Maschinensteuerungmachine control
280280
Leitung zum Antrieb bzw. zur BremseCable to the drive or to the brake
10001000
Aufnahme des Ist-SignalsRecording the actual signal
11001100
Vergleich Ist-Signal/GrenzwertComparison of actual signal / limit value
12001200
Verminderung der AbwickelgeschwindigkeitReduction of the unwinding speed

Claims (10)

  1. Winding device for unwinding a material web from a full reel (10), in particular an unwinding device, the material web reel having a reel axis (20),
    at least one sensor (100, 150, 170, 200) being provided for the direct or indirect detection of vibrations substantially at right angles to the reel axis (20)
    characterized in that
    the winding device comprises a clamping apparatus (28) for the full reel (10), and in that the sensor (170) is arranged on or in the vicinity of the clamping apparatus (28).
  2. Winding device according to Claim 1,
    characterized in that
    the sensor comprises means (100) for picking up a speed of vibration.
  3. Winding device according to one of Claims 1 to 2,
    characterized in that
    the sensor comprises means (100) for picking up an acceleration.
  4. Winding device according to one of Claims 1 to 3,
    characterized in that
    the winding device comprises a frame (12) having frame parts (14), the sensor (100, 150) being arranged on frame parts (14).
  5. Winding device according to one of Claims 1 to 4,
    characterized in that
    at least two sensors are provided, a first sensor and a second sensor, the first sensor picking up a vibration in a first direction and the second sensor picking up a vibration in a second direction, and the first and second directions being substantially at right angles to each other.
  6. Winding device according to one of Claims 1 to 5,
    characterized in that
    the winding device also comprises a reel drive and a control device (270), which is connected to the sensor, in the event of a signal from the sensor which indicates a vibration above a limiting value, the control device controlling the reel drive in such a way that a web speed is reduced until the vibration lies below the limiting value.
  7. Winding device according to one of Claims 1 to 6,
    characterized in that
    the sensor comprises one or more of the following devices:
    - displacement transducers
    - force transducers
    - pressure sensors
    - devices for measuring deviations from roundness
    - sound measuring devices
    - optical measuring devices.
  8. Method for unbinding a material web from a material web reel mounted in a clamping apparatus (28) of a winding device, in which the material web is rotated and vibrations are detected,
    characterized in that
    a vibration is detected directly or indirectly by a sensor which is arranged on or in the vicinity of the clamping apparatus (28) and, if a vibration exceeds a predetermined limiting value, the web speed of the material web is reduced until it reaches or falls below the predetermined limiting value.
  9. Method according to Claim 8,
    characterized in that
    in order to reduce the web speed, the rotational speed of a drive is reduced.
  10. Method according to Claim 8 or 9,
    characterized in that
    in order to reduce the web speed, the material web reel is braked.
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